KR101869517B1

KR101869517B1 - 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조장치

Info

Publication number: KR101869517B1
Application number: KR1020170143618A
Authority: KR
Inventors: 이관섭
Original assignee: 한국이엠 주식회사
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2018-06-20

Abstract

본 발명은 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조장치에 관한 것으로써, 특히 복수 가닥의 보강섬유들이 원할하게 배럴내부로 공급될 수 있도록 하고, 공급된 보강섬유들이 수지에 균일하게 분포되고 복합재를 균일하게 냉각시켜서 제품품질이 향상될 수 있도록 하며, 제조된 제품의 배출속도를 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조장치{Apparatus of manufacturing a fiber reinforced plastic compound}

본 발명은 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조장치에 관한 것으로써, 특히 복수 가닥의 보강섬유들이 원할하게 배럴내부로 공급될 수 있도록 하고, 공급된 보강섬유들이 수지에 균일하게 분포되도록 하고 복합재를 균일하게 냉각시킴으로써 제품 품질이 향상될 수 있도록 하며, 제조된 제품의 배출속도를 향상시킬 수 있도록 한 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 열가소성 복합재료는 예컨대, 장섬유 강화 복합재(Long Fiber-Reinforced Thermoplastic, 이하 'LFT'라 함)는 경량성 및 강성이 우수하여 범퍼, 시트프레임 등과 같은 차량의 구조용 부품에 사용되고 있다.

압출기에서 보강섬유와 열가소성 수지의 합성은 종래기술에서 공지되어 있다.

공지된 종래기술의 합성과정에 있어서, 섬유와 수지는 서로 고체상태로 합성 압출기안으로 정상적으로 인입된다. 그러한 합성작업에서, 수지의 용융이 시작될 때, 섬유상에 대한 압출 스크류의 기계적 작용과 고점성 상태의 열가소성 수지의 존재로 인하여 섬유는 보통 0.254㎝(0.1 inch)보다 짧은 길이로 부숴진다.

그러므로, 초기에 열가소성 수지가 고체상태에서 액체상태로 변태될 때, 압출기 안에 섬유가 제공된다. 상기의 초기과정에서 기계적 작업과 열에 의하여 고체에서 액체상태로 변태되고, 열가소성수지는 수지가 압출기 안에서 섬유들과 함께 서로 혼합됨에 따라, 섬유가 파손되도록 상대적으로 고점성이다.

미국 특허 제4,422,992호는 그러한 합성압출기 장치와 공정을 개시하고 있다. 이 특허의 개시 내용에 따르면, 한쌍의 한나사산 스크루 압출기가 초기에 폴리머를 용융시키고, 용융된 폴리머와 함께 탄소섬유 또는 유리섬유를 혼합 또는 합성시킨다.

개시된 제1과정에서, 폴리머와 보강섬유는 공급 호퍼에서 함께 압출기안으로 주입된다. 앞서 게재된 특허의 두번째 실시예에서는, 열가소성 수지 폴리머는 폴리머가 용융되는 제1압출영역으로 인입되고, 그곳으로부터 섬유가 주입되는 제2압출영역안으로 공급된다.

이러한 과정은 섬유가 합성 압출기안에 있는 열가소성수지 입력 지점의 하류로 인입되는 결점을 가진다. 그러므로, 상대적으로 저온 섬유는 용융된 열가소성 수지외부 열을 흡수하고, 그로써 수지의 점성은 상승한다. 그 결과 열가소성수지는 압출공정동안 섬유 파손을 야기한다.

도 1은 한국특허 공개번호 10-2006-0117677호에 개시된 장섬유강화 열가소성 복합재(LFT) 시트(24)의 제조공정을 나타낸 것으로써, 이는 압출기(1)에 폴리프로필렌수지(21), 첨가제(22) 및 유리섬유(23)를 혼입하고 이를 압출기에 의해 가열, 압출하되 티다이를 통과시켜 판상으로 압출하는 단계와, 유리섬유, 바잘트섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유 중 어느 하나 이상의 유,무기섬유로 된 2개의 보강용 시트(10)를 언와인딩하여 압출기(1)로부터 압출되는 소재(즉, 유동층)의 상하표면에 벨트프레스(3)를 경유하여 적층하는 단계를 거쳐 제조된다.

상기와 같은 제조공정은 벨트프레스(3)를 통과한 복합재 시트(4)를 일정길이로 절단하기 위하여는 벨트프레스(3)를 일시적으로 정지시켜야 함으로써 생산속도가 저하되는 문제점이 있으며, 상대적으로 저온 유리섬유(23)는 용융된 열가소성 수지의 점성을 상승시킴으로써 압출공정동안 섬유 파손을 야기한다.

미국 특허 제4,422,992호 한국특허 공개번호 10-2006-0117677호 한국특허 공개번호 10-2009-0099215호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 생산이 정지없이 연속적으로 이루어 질 수 있도록 한 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 공급되는 강화섬유의 온도를 상승시켜서 압출기 내에서 용융수지의 점성의 변화를 초래하지 않도록 한 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 공급된 강화섬유가 배럴내부에서 길게 유지되고, 커팅되어 용융수지에 균질하게 혼합될 수 있도록 한 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 복합재를 균일하게 냉각시켜서 제품 품질을 향상시킬 수 있도록 한 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 제조된 제품의 배출속도를 향상시킬 수 있도록 한 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하는 본 발명 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조장치는 복수의 섬유가이더로부터 섬유가닥을 인출하는 섬유공급부와;

열가소성 수지를 용융하여 압출시키는 수지 공급압출부와;

상호 평행한 제1,2압출스크류가 회전가능하게 마련되고 상기 섬유가닥과 용융수지가 유입되는 공급공이 형성된 유입배럴부와, 상기 섬유가닥을 절단시키는 절단배럴부와, 상기 절단된 섬유가닥과 용융수지가 혼합된 복합재가 판상으로 배출되는 토출구가 형성된 토출배럴부를 구비하는 혼합압출부와;

상기 배출되는 복합재를 일정두께로 순차적으로 감소시키며 복합재를 냉각시키는 복수쌍의 냉각롤러를 구비하는 두께조절부와;

상기 두께 조절된 복합재를 상,하부에서 평탄하게 가압하여 이송시키는 무한궤도 프레스부와;

상기 무한궤도 프레스부로부터 이송되는 복합재를 정지됨이 없이 소망하는 길이로 절단시키는 절단부와;

상기 절단된 복합재를 배출시키는 배출컨베이어부와;

상기 배출컨베이어부로부터 이송된 복합재들을 연속적으로 적재시키는 적재부;를 구비하며,
상기 두께조절부의 냉각롤러는 중공형으로서 원통형의 롤러몸체, 상기 롤러몸체의 일측 단부로부터 롤러몸체의 중앙위치까지 연장되어 냉각유체가 공급되는 공급유로와, 상기 공급유로 단부로부터 상기 롤러몸체의 내부 표면측으로 냉각유체를 안내하도록 방사상으로 배치되는 복수의 수직유로와, 상기 수직유로의 단부로부터 상기 롤러몸체의 내부 표면을 따라 양단부측으로 냉각유체가 안내되는 수평유로와, 상기 수평유로와 연통되고 상기 공급유로의 외주면에 접하면서 상기 롤러몸체의 일측 단부측으로 냉각유체가 배출되는 회수유로를 구비하되,
상기 롤러몸체는 상기 중앙위치로부터 양단부측으로 갈수로 두께가 점차 얇아지도록 제1,2경사면이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 섬유공급부는 상기 공급되는 섬유가닥들을 예열시키는 히터블럭이 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 섬유공급부는 섬유가닥들이 권회된 복수의 섬유가이더과, 상기 섬유가이더로부터 인출되는 섬유가닥들이 안내되고 상기 섬유가닥의 수만큼 각각 안내홈이 형성되며 상하로 일정간격 배치되는 복수의 안내봉과, 상기 안내봉들의 양단이 고정되는 한쌍의 유동프레임과, 상기 유동프레임을 좌우로 유동가능하게 지지하는 한쌍의 고정프레임과, 상기 유동프레임을 상기 고정프레임에 대해 좌우로 유동시키는 유동수단을 구비하여 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 안내봉에 형성되는 안내홈은 원호형상으로 형성되며, 상기 섬유가이더로부터 상기 유입배럴부측에 가까워질수록 상기 각 안내봉에 형성되는 안내홈의 곡률반경이 점차 증가되도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유동수단은 상기 한쌍의 고정프레임 사이에 고정되는 안내축과, 상기 안내축에 슬라이딩 가능하게 결합되고 상기 한쌍의 유동프레임 사이에 고정되는 안내관과, 일단이 상기 유동프레임에 회동가능하게 결합되는 회동링크와, 상기 회동링크 타단이 편심위치에 회동가능하게 연결되는 제1회전원판과, 상기 제1회전원판을 회전시키는 제1모터를 구비하여 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절단배럴부는 상기 유입배럴부로부터 연장되는 대경부와, 상기 대경부보다 직경이 작은 소경부로 이루어지고,

상기 대경부와 소경부의 경계부에 계단턱이 형성되어서

상기 제1,2압출스크류에 의해서 상기 수지와 섬유가닥이 이동되어 상기 직경이 협소해지는 상기 계단턱을 경유하면서 상기 섬유가닥이 1차적으로 절단되도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절단배럴부에 배치되는 상기 제1,2압출스크류는 각각 동축으로 복수의 단위 스크류들이 배치되고, 각 단위 스크류들 사이에 스페이서링이 개재된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 두께조절부의 냉각롤러는 중공형으로서 원통형의 롤러몸체와, 상기 롤러몸체의 일측 단부로부터 롤러몸체의 중앙위치까지 연장되어 냉각유체가 공급되는 공급유로와, 상기 공급유로의 단부로부터 상기 롤러몸체의 내부 표면측으로 냉각유체를 안내하도록 방사상으로 배치되는 복수의 수직유로와, 상기 수직유로의 단부로부터 상기 롤러몸체의 내부 표면을 따라 양단부측으로 냉각유체가 안내되는 수평유로와, 상기 수평유로와 연통되고 상기 공급유로의 외주면에 접하면서 상기 롤러몸체의 일측 단부측으로 냉각유체가 배출되는 회수유로를 구비하되,

상기 롤러몸체는 상기 중앙위치로부터 양단부측으로 갈수로 두께가 점차 얇아지도록 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 무한궤도 프레스부는 상기 복합재의 폭길이에 대응되는 폭을 갖는 복수의 가압판이 일정간격으로 배치되어 상기 복합재의 상면부를 가압하면서 무한궤도로 회전되는 상부궤도와,

상기 복합재의 폭길이에 대응되는 폭을 갖는 복수의 가압판이 일정간격으로 배치되어 상기 복합재의 하면부를 가압하면서 무한궤도로 회전되는 하부궤도로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절단부는 양단부에 메인캠을 갖는 제1구동축과, 일단이 힌지축에 의해 베이스에 회동가능하게 지지되며 타단이 상기 메인캠에 지지되어서 상기 제1구동축의 회전에 따라 상기 힌지축을 중심으로 회동되는 한쌍의 회동블럭과, 상호 반대 위상을 갖는 제1,2캠부재가 양단부에 한쌍씩 구비되며 상기 제1구동축과 나란하게 마련된 제2구동축과, 상기 회동블럭에 슬라이딩 가능하게 결합되고 상부커터가 결합되며 상기 제1캠부재에 연결되어 승강되는 한쌍의 제1승강블럭과, 상기 제1승강블럭에 슬라이딩 가능하게 결합되고 상기 상부커터와 대향되어 하부커터가 결합되며 상기 제2캠부재에 연결되어 승강되는 한쌍의 제2승강블럭을 구비하여서,

상기 상부커터와 하부커터가 상기 복합재의 배출방향으로 이동되면서 절단하도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 적재부는 상기 배출컨베이어의 단부측에 배치되어 상기 복합재의 배출방향과 직각된 방향으로 왕복이동되며 상기 복합재가 상기 배출컨베이어로부터 이송되어 안착되는 복수의 버퍼판와, 상기 버퍼판의 몸체에 고정되어 함께 이동되며 상기 각 버퍼판로부터 복합재들이 이송되어 안착되는 이동적재대와, 상기 이동적재대의 일측에 고정배치되는 고정적재대와, 상기 이동적재대에 안착된 복수의 복합재를 흡착하여 상기 고정적재대로 이동하여 적재시키는 흡착패드를 구비하며 승강 및 수평이동이 가능한 X-Y흡착기를 구비하여 된 것을 특징으로 한다.

첫째, 히터블럭(110)을 채용함으로써 공급되는 섬유가닥의 온도를 상승시켜서 압출기 내에서 용융수지의 점성 변화를 초래하지 않도록 함으로써 제품의 질 저하를 방지할 수 있도록 한다.

둘째, 섬유가닥이 안내되는 각 안내봉(120)에 형성되는 안내홈(121)들이 섬유가이더(101)로부터 유입배럴부(310)측에 가까워질수록 곡률반경이 점차 증가되도록 형성시킴으로써, 안내되는 섬유가닥들이 넓은면적으로 펼쳐지도록 하여 절단배럴부(320)에서의 섬유가닥들이 원할하게 절단되고 수지내에 산포될 수 있도록 하여 균질한 강도의 제품을 얻을 수 있도록 한다.

세째, 수지 및 섬유가닥(101a)의 공급속도 및 제1,2압출스크류(301)(302)의 회전속도에 따라서 토출배럴부(330)측에 마련되는 회동블럭(710)의 회동각도의 제어를 가능하게 함으로써, 다양한 두께의 제품을 생산할 수 있도록 한다.

네째, 냉각롤러(410)의 롤러몸체(411) 중앙위치로부터 양단부측으로 갈수로 두께가 점차 얇아지도록 제1,2경사면(417)(418)을 형성시킴으로써 롤러 몸체(411)의 표면온도를 균일하게 하여 두께 편차가 적고 평활도가 우수한 복합재(M)의 제조를 가능하게 한다.

다섯째, 상부커터(645)와 하부커터(655)가 복합재(M)의 배출방향으로 회동 및 이동되면서 복합재(M)를 절단하게 됨으로써, 복합재(M)들의 정지없이 절단이 이루어지게 하여 생산속도 향상에 기여한다.

여섯째, X-Y흡착기(840)가 고정적재대(830)에 복합재(M)들을 적재시키는 동안 배출컨베이어부(800)로부터 버퍼판(810)로의 복합재(M)의 이송을 동시에 이루어지게 하여 생산속도를 향상시킨다.

도 1은 종래 복합재 제조장치를 나타낸 개략 측면도,
도 2a는 본 발명 실시예의 복합재 제조장치의 개략 평면도,
도 2b는 도 2a의 개략 측면도,
도 3a는 도 2a의 섬유공급부를 나타낸 개략도,
도 3b는 도 3a의 정면도,
도 4는 섬유공급부의 요부를 설명하기 위한 개략도,
도 5는 도 2a의 혼합압출부를 나타낸 평면도,
도 6은 도 5의 개략 단면도,
도 7a는 절단배럴부에 수용되는 제1,2압출스크류를 나타낸 개략도,
도 7b는 도 7a의 단위스크류들의 조립각도를 설명하기 위한 개략도,
도 8a 및 도 8b는 압출물의 두께조절수단을 설명하기 위한 개략도,
도 8c는 토출배럴부 다이에 스크레이퍼가 장착된 상태를 나타낸 측면도,
도 8d는 도 8c의 개략적 우측면도,
도 8e는 스크레이퍼를 나타낸 개략도,
도 9는 토출배럴부로부터 두께조절부로의 복합재의 이동상태를 설명하는 개략도,
도 10은 냉각롤러의 단면도,
도 11은 무한궤도 프레스부를 나타낸 개략도,
도 12a 및 도 12b는 절단부의 동작상태를 나타낸 동작사진,
도 12c는 절단부를 나타낸 개략 사시도,
도 13a 내지 도 13e는 적재부의 적재작동을 설명하는 순서도,
도 14는 배출컨베이어부 및 적재부를 나타낸 개략 측면도이다.

본 발명 실시예의 섬유강화 플라스틱 화합물의 제조장치는 복수 가닥의 보강섬유들이 원할하게 배럴내부로 공급될 수 있도록 하고, 공급된 보강섬유들이 수지에 균일하게 분포되어 제품품질이 향상될 수 있도록 하며, 제조된 제품의 배출속도를 향상시킬 수 있도록 한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명 실시예의 섬유강화 플라스틱 화합물의 제조장치는 복수의 섬유가이더(101)로부터 섬유가닥을 인출하는 섬유공급부(100)와; 열가소성 수지를 용융하여 압출시키는 수지 공급압출부(200)와; 상호 평행한 제1,2압출스크류(301)(302)가 회전가능하게 마련되고 상기 섬유가닥과 용융수지가 유입되는 공급공(311)이 형성된 유입배럴부(310)와, 상기 섬유가닥을 절단시키는 절단배럴부(320)와, 상기 절단된 섬유가닥과 용융수지가 혼합되어 판상의 복합재(M)로 배출되는 토출구(331)가 형성된 토출배럴부(330)를 구비하는 혼합압출부(300)와; 상기 배출되는 복합재(M)를 일정두께로 순차적으로 감소시키며 복합재를 냉각시키는 복수쌍의 냉각롤러를 구비하는 두께조절부(400)와; 상기 두께 조절된 복합재를 상,하부에서 평탄하게 가압하여 이송시키는 무한궤도 프레스부(500)와; 상기 무한궤도 프레스부(500)로부터 이송되는 복합재를 정지됨이 없이 소망하는 길이로 절단시키는 절단부(600)와; 상기 절단된 복합재를 배출시키는 배출컨베이어부(800)와; 상기 배출컨베이어부(800)로부터 이송된 복합재들을 연속적으로 적재시키는 적재부(900);를 구비한다.

도 2a, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 섬유공급부(100)는 상기 공급되는 섬유가닥(101a)들을 예열시키는 히터블럭(110)이 구비되어 있다.

상기 히터블럭(110)은 유입배럴부(310)로 공급되는 섬유가닥(101a)을 예열시킴으로써, 수지공급압출부(200)로부터 설정온도로 가열되어 유입배럴부(310)로 공급되는 수지 온도의 저하 및 점성변화를 방지하여 압출물(600)의 품질저하를 방지할 수 있도록 한다.

상기 섬유공급부(100)는 섬유가닥(101a)들이 권회된 복수의 섬유가이더(101)와, 상기 섬유가이더(101)로부터 인출되는 섬유가닥(101a)들이 안내되고 상기 섬유가닥(101a)의 수만큼 각각 안내홈(121)이 형성되며 상하로 일정간격 배치되는 복수의 안내봉(120)과, 상기 안내봉(120)들의 양단이 고정되는 한쌍의 유동프레임(130)과, 상기 유동프레임(130)을 좌우로 유동가능하게 지지하는 한쌍의 고정프레임(140)과, 상기 유동프레임(130)을 상기 고정프레임(140)에 대해 좌우로 유동시키는 유동수단을 구비한다.

도 4를 참조하면, 상기 각 안내봉(120)에 형성되는 안내홈(121)은 원호형상으로 형성되며, 상기 섬유가이더(101)로부터 상기 유입배럴부(310)측에 가까워질수록 상기 각 안내봉(120)에 형성되는 안내홈(121)의 곡률반경이 점차 증가되도록 되어 있다.

상기 각 섬유가닥(101a)들은 미세섬유가닥들이 수십수로 뭉쳐진것으로서, 각 원호형 안내홈(121)을 경유하게 되면서 미세섬유가닥들이 펼쳐진 상태로 유입배럴부(310)측으로 공급되게 된다.

이에 따라서 후술하는 절단배럴부(320)에서의 섬유가닥들이 원할하게 절단되고 수지내에 산포될 수 있도록 하여 균질한 강도의 제품을 얻을 수 있도록 한다.

도 3b를 참조하면, 상기 유동수단은 상기 한쌍의 고정프레임(140) 사이에 고정되는 안내축(150)과, 상기 안내축(150)에 슬라이딩 가능하게 결합되고 상기 한쌍의 유동프레임(130) 사이에 고정되는 안내관(151)과, 일단이 상기 유동프레임(130)에 회동가능하게 결합되는 회동링크(161)와, 상기 회동링크(161)의 타단이 편심위치에 회동가능하게 연결되는 제1회전원판(162)과, 상기 제1회전원판(162)을 회전시키는 제1모터(160)를 구비한다.

상기 유동수단은 제1모터(160)에 의해서 제1회전원판(162)이 회전되면서 회동링크(161)가 왕복운동되어 유동프레임(130)을 좌우로 흔들게되어 안내홈(121)을 따라 안내되는 각 섬유가닥(101a)들이 원할하게 펼쳐질 수 있도록 한다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 절단배럴부(320)는 상기 유입배럴부(310)로부터 연장되는 대경부(321)와, 상기 대경부(321)보다 직경이 작은 소경부(322)로 이루어지고, 상기 대경부(321)와 소경부(322)의 경계부에 계단턱(325)이 형성되어서, 상기 제1,2압출스크류(301)(302)에 의해서 상기 수지와 섬유가닥(101a)이 혼련되면서 상기 직경이 협소해지는 상기 계단턱(325)을 경유할때 상기 섬유가닥(101a)이 1차적으로 절단되도록 한다.

또한, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 절단배럴부(320)에 배치되는 상기 제1,2압출스크류(301)(302)는 복수의 단위 스크류(301a,301b)(302a,302b)들이 동축으로 배치되고, 각 단위 스크류(301a,301b)(302a,302b)들 사이에는 스페이서링(341)(342)이 개재되어 결합된다.

상기 스페이서(342) 양측의 단위 스크류(301a)와 단위스크류(301b)는 도 6b에 도시된 바와 같이, 스크류 경사각이 90도 교차되어 마련된다.

이와 같은 구조의 제1,2압출스크류(301)(302)는 수지와 섬유가닥(101a)이 화살표 방향(도 7a 참조)으로 스크류골을 따라 이송되다가 상기 스페이서(341)(342) 부분을 경유하면서 수지와 섬유가닥(101a)의 이송경로가 바뀌면서 스크류날(301c,302c)에 의해서 섬유가닥(101a)이 2차적으로 절단되게 된다.

한편, 상기 토출배럴부(330)의 끝단에는 상기 섬유가닥(101a)과 용융수지가 혼합되어 판상으로 배출되는 복합재(M)의 두께를 조절하는 두께조절수단이 구비되어 있다.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 상기 두께조절수단(700)은 상기 토출배럴부 다이(330a)에 회동가능하게 결합되고 상기 토출구(331)를 폐쇄시키는 제1위치와 상기 토출구(331)를 최대로 개방시키는 제2위치로 회동되는 회동블럭(710)과, 상기 회동블럭(710)에 연결되어 상기 회동블럭(710)을 회동시키는 실린더(720)와, 상기 제1위치와 제2위치 사이에서 상기 회동블럭(710)이 회동되도록 상기 실린더(720)를 제어하는 제어부(730)를 구비한다.

상기 회동블럭(710)측에는 상기 토출구(331)의 열림량을 감지하는 폭감지센서(740)가 구비되어 있다. 상기 폭감지센서(740)는 제어부(730)에 설정된 토출구(331)의 열림량에 따라 실린더(720)가 작동될때 토출구(331)의 열림량을 감지하도록 한다.

또한, 도 8c 내지 도 8e를 참조하면, 상기 토출배럴부 다이(330a)의 측면에는 상기 토출구(331)의 출구 가장자리에 슬라이딩되는 스크레이퍼(750)와, 상기 스크레이퍼(750)를 왕복이동시키는 작동실린더(750a)가 마련되어서, 수지의 토출시 토출구(331)의 출구측 가장자리에 접착된 수지를 스크레이퍼(750)가 제거할 수 있도록 한다.

이 경우 토출구(331)의 출구측 가장자리에 고착된 수지로 인하여 토출구(331)를 통하여 압출되는 압출물의 표면형상의 변형을 방지할 수 있도록 한다.

상기 수지 및 섬유가닥(101a)의 공급속도 및 상기 제1,2압출스크류(301)(302)의 회전속도에 따라서 상기 제어부(730)에 의해서 상기 회동블럭(710)의 회동각도가 제어되게 된다.

한편, 도 2 및 도 9를 참조하면, 상기 토출배럴부(330)로부터 배출되는 복합재(M)는 두께조절부(400)를 경유하면서 냉각되고 점차적으로 얇아지면서 소망하는 두께로 조절되게 된다.

상기 두께조절부(400)는 간격이 점차적으로 좁아지는 복수쌍의 냉각롤러(410)들이 배치되어 있다.

도 10을 참조하면, 상기 냉각롤러(410)는 중공형으로서 원통형의 롤러몸체(411)와, 상기 롤러몸체(411)의 일측 단부로부터 롤러몸체(411)의 중앙위치까지 연장되어 냉각유체가 공급되는 공급유로(412)와, 상기 공급유로(412)의 단부로부터 상기 롤러몸체(411)의 내부 표면측으로 냉각유체를 안내하도록 방사상으로 배치되는 복수의 수직유로(413)와, 상기 수직유로(413)의 단부로부터 상기 롤러몸체(411)의 내부 표면을 따라 양단부측으로 냉각유체가 안내되는 수평유로(414)(415)와, 상기 수평유로(414)(415)와 연통되고 상기 공급유로(412)의 외주면에 접하면서 상기 롤러몸체(411)의 일측 단부측으로 냉각유체가 배출되는 회수유로(416)를 구비한다.

특히, 상기 롤러몸체(411)는 상기 중앙위치로부터 양단부측으로 갈수로 두께가 점차 얇아지도록 제1,2경사면(417)(418)이 형성되어 있다.

상기와 같은 구조의 냉각롤러(410)는 폭이 넓은 복합재(M)를 냉각시키기 위하여 길이가 긴 냉각롤러를 사용하는 경우에 있어서, 중앙의 수직유로(413)로부터 양방향의 수평유로(414)(415)로 분배되는 지점에서 온도가 가장 높고 양방향으로 갈수록 점차 온도가 낮아지게 되는 데, 이러한 온도편차는 복합재(M)의 품질을 저하시키는 요인이 된다.

그러나 본 발명의 실시예에서는 롤러몸체(411)의 중앙위치로부터 양단부측으로 갈수로 두께가 점차 얇아지도록 제1,2경사면(417)(418)을 형성시킴으로써 롤러 몸체(411)의 표면온도를 균일하게 하여 두께 편차가 적고 평활도가 우수한 복합재(M)의 제조를 가능하게 한다.

상기 두께조절부(400)를 경유한 복합재(M)는 냉풍이 공급되는 무한궤도 프레스부(500)를 경유하면서 보다 평탄해진다.

도 2b 및 도 11을 참조하면, 상기 무한궤도 프레스부(500)는 상기 복합재(M)의 폭길이에 대응되는 폭을 갖는 복수의 제1가압판(511)이 일정간격으로 배치되어 상기 복합재의 상면부를 가압하면서 무한궤도로 회전되는 상부궤도(510)와, 상기 복합재의 폭길이에 대응되는 폭을 갖는 복수의 제2가압판(521)이 일정간격으로 배치되어 상기 복합재의 하면부를 가압하면서 무한궤도로 회전되는 하부궤도(520)로 이루어진다.

상기 무한궤도 프레스부(500)로부터 이송되는 복합재(M)는 정지됨이 없이 절단부(600)를 경유하면서 소망하는 길이로 절단되어 배출컨베이어부(800)로 배출된다.

도 12를 참조하면, 상기 절단부(600)는 양단부에 메인캠(611)을 갖는 제1구동축(610)과, 일단이 힌지축(631)에 의해 베이스(660)에 회동가능하게 지지되며 타단이 상기 메인캠(611)에 지지되어서 상기 제1구동축(610)의 회전에 따라 상기 힌지축(631)을 중심으로 회동되는 한쌍의 회동블럭(630)과, 상호 반대 위상을 갖는 제1,2캠부재(621)(622)가 양단부에 한쌍씩 구비되며 상기 제1구동축(610)과 나란하게 마련된 제2구동축(620)과, 상기 회동블럭(630)에 슬라이딩 가능하게 결합되고 상부커터(645)가 결합되며 상기 제1캠부재(621)에 연결되어 승강되는 한쌍의 제1승강블럭(640)과, 상기 제1승강블럭(640)에 슬라이딩 가능하게 결합되고 상기 상부커터(645)와 대향되어 하부커터(655)가 결합되며 상기 제2캠부재(622)에 연결되어 승강되는 한쌍의 제2승강블럭(650)을 구비한다.

상기와 같은 구성의 절단부(600)는 제2구동축(620)이 회전될때 제1,2캠부재(621)(622)에 의해서 상부커터(645)와 하부커터(655)가 반대방향으로 이동되면서 복합재(M)를 절단하게 되는데, 절단작동시 제1구동축(610)의 회전으로 회동되는 회동블럭(630)에 제1,2승강블럭(640)(650)이 슬라이딩 지지되므로 상기 상부커터(645)와 하부커터(655)가 상기 복합재(M)의 배출방향으로 회동 및 이동되면서 복합재(M)를 절단하게 된다.

즉, 상기 절단부(600)의 작동에 의해서 복합재(M)들의 정지없이 절단이 이루어지게 하여 생산속도 향상에 기여한다.

한편, 상기 절단부(600)로부터 절단된 복합재(M)들은 상기 배출컨베이어부(800)를 통하여 연속 이송되고, 이송된 복합재들은 적재부(900)를 통하여 적재되게 된다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 상기 적재부(900)는 상기 배출컨베이어부(800)의 단부측에 배치되어 상기 복합재의 배출방향과 직각된 방향으로 간헐적으로 왕복이동되며 상기 복합재가 상기 배출컨베이어부(800)로부터 이송되어 안착되는 복수의 버퍼판(810)와, 상기 버퍼판(810)의 몸체에 고정되어 함께 이동되며 상기 각 버퍼판(810)로부터 복합재(M)들이 이송되어 안착되는 이동적재대(820)와, 상기 이동적재대(820)의 일측에 고정배치되는 고정적재대(830)와, 상기 이동적재대(820)에 안착된 복수의 복합재를 흡착하여 상기 고정적재대(830)로 이동하여 적재시키는 흡착패드(841)를 구비하며 승강 및 수평이동이 가능한 X-Y흡착기(840)를 구비한다.

상기와 같은 구성의 적재부(900)는 도 13a 내지 도 13c에 도시된 바와 같이, 버퍼판(810)가 좌측방향으로 간헐적으로 이동되면서 배출컨베이어부(800)로부터 이송되는 복합재(M)들이 각 버퍼판(810)에 안착되도록 하며, 이후 도 13d에 도시된 바와 같이 각 버퍼판(810)가 동시에 작동하여 복합재(M)들을 이동적재대(820)로 이동시켜 안착시킨다.

이어서 도 13e 및 도 14에 도시된 바와 같이, X-Y흡착기(840)를 가동하여 흡착패드(841)에 복합재(M)들을 흡착하여 고정적재대(830)에 적재시키며, 고정적재대(830)에 복합재(M)들을 적재시키는 동안 배출컨베이어부(800)로부터 버퍼판(810)로의 복합재(M)의 이송을 동시에 이루어지게 하여 생산속도를 향상시킨다.

100...섬유공급부 200...수지공급압출부
300...혼합압출부 400...두께조절부
500...무한궤도 프레스부 600...절단부
800...배출컨베이어부 900...적재부

Claims

복수의 섬유가이더(101)로부터 섬유가닥을 인출하는 섬유공급부(100)와;
열가소성 수지를 용융하여 압출시키는 수지 공급압출부(200)와;
상호 평행한 제1,2압출스크류(301)(302)가 회전가능하게 마련되고 상기 섬유가닥과 용융수지가 유입되는 공급공(311)이 형성된 유입배럴부(310)와, 상기 섬유가닥을 절단시키는 절단배럴부(320)와, 상기 절단된 섬유가닥과 용융수지가 혼합된 복합재가 판상으로 배출되는 토출구(331)가 형성된 토출배럴부(330)를 구비하는 혼합압출부(300)와;
상기 배출되는 복합재를 일정두께로 순차적으로 감소시키며 복합재를 냉각시키는 복수쌍의 냉각롤러(410)를 구비하는 두께조절부(400)와;
상기 두께 조절된 복합재를 상,하부에서 평탄하게 가압하여 이송시키는 무한궤도 프레스부(500)와;
상기 무한궤도 프레스부(500)로부터 이송되는 복합재를 정지됨이 없이 소망하는 길이로 절단시키는 절단부(600)와;
상기 절단된 복합재를 배출시키는 배출컨베이어부(800)와;
상기 배출컨베이어부(800)로부터 이송된 복합재들을 연속적으로 적재시키는 적재부(900);를 구비하며,
상기 두께조절부(400)의 냉각롤러(410)는 중공형으로서 원통형의 롤러몸체(411)와, 상기 롤러몸체(411)의 일측 단부로부터 롤러몸체(411)의 중앙위치까지 연장되어 냉각유체가 공급되는 공급유로(412)와, 상기 공급유로(412)의 단부로부터 상기 롤러몸체(411)의 내부 표면측으로 냉각유체를 안내하도록 방사상으로 배치되는 복수의 수직유로(413)와, 상기 수직유로(413)의 단부로부터 상기 롤러몸체(411)의 내부 표면을 따라 양단부측으로 냉각유체가 안내되는 수평유로(414)(415)와, 상기 수평유로(414)(415)와 연통되고 상기 공급유로(412)의 외주면에 접하면서 상기 롤러몸체(411)의 일측 단부측으로 냉각유체가 배출되는 회수유로(416)를 구비하되,
상기 롤러몸체(411)는 상기 중앙위치로부터 양단부측으로 갈수로 두께가 점차 얇아지도록 제1,2경사면(417)(418)이 형성된 것을 특징으로 하는 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조장치.
청구항 1에 있어서, 상기 섬유공급부(100)는 상기 공급되는 섬유가닥(101a)들을 예열시키는 히터블럭(110)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조장치.
청구항 2에 있어서, 상기 섬유공급부(100)는 섬유가닥(101a)들이 권회된 복수의 섬유가이더(101)과, 상기 섬유가이더(101)로부터 인출되는 섬유가닥(101a)들이 안내되고 상기 섬유가닥(101a)의 수만큼 각각 안내홈(121)이 형성되며 상하로 일정간격 배치되는 복수의 안내봉(120)과, 상기 안내봉(120)들의 양단이 고정되는 한쌍의 유동프레임(130)과, 상기 유동프레임(130)을 좌우로 유동가능하게 지지하는 한쌍의 고정프레임(140)과, 상기 유동프레임(130)을 상기 고정프레임(140)에 대해 좌우로 유동시키는 유동수단을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조장치.
청구항 3에 있어서, 상기 각 안내봉(120)에 형성되는 안내홈(121)은 원호형상으로 형성되며, 상기 섬유가이더(101)로부터 상기 유입배럴부(310)측에 가까워질수록 상기 각 안내봉(120)에 형성되는 안내홈(121)의 곡률반경이 점차 증가되도록 된 것을 특징으로 하는 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조장치.
청구항 4에 있어서, 상기 유동수단은 상기 한쌍의 고정프레임(140) 사이에 고정되는 안내축(150)과, 상기 안내축(150)에 슬라이딩 가능하게 결합되고 상기 한쌍의 유동프레임(130) 사이에 고정되는 안내관(151)과, 일단이 상기 유동프레임(130)에 회동가능하게 결합되는 회동링크(161)와, 상기 회동링크(161)의 타단이 편심위치에 회동가능하게 연결되는 제1회전원판(162)과, 상기 제1회전원판(162)을 회전시키는 제1모터(160)를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조장치.
청구항 1에 있어서, 상기 절단배럴부(320)는 상기 유입배럴부(310)로부터 연장되는 대경부(321)와, 상기 대경부(321)보다 직경이 작은 소경부(322)로 이루어지고,
상기 대경부(321)와 소경부(322)의 경계부에 계단턱(325)이 형성되어서
상기 제1,2압출스크류(301)(302)에 의해서 상기 수지와 섬유가닥(101a)이 이동되어 상기 직경이 협소해지는 상기 계단턱(325)을 경유하면서 상기 섬유가닥(101a)이 1차적으로 절단되도록 된 것을 특징으로 하는 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조장치.
청구항 6에 있어서, 상기 절단배럴부(320)에 배치되는 상기 제1,2압출스크류(301)(302)는 각각 동축으로 복수의 단위 스크류(301a,301b)(302a,302b)들이 배치되고,
각 단위 스크류(301a,301b)(302a,302b)들 사이에 스페이서링(341)(342)이 개재된 것을 특징으로 하는 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조장치.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 무한궤도 프레스부(500)는 상기 복합재(M)의 폭길이에 대응되는 폭을 갖는 복수의 제1가압판(511)이 일정간격으로 배치되고 회동가능하게 연결되어서 상기 복합재의 상면부를 가압하면서 무한궤도로 회전되는 상부궤도(510)와;
상기 상부궤도(510)의 하부에 위치되며, 상기 복합재의 폭길이에 대응되는 폭을 갖는 복수의 제2가압판(521)이 일정간격으로 배치되고 회동가능하게 연결되어서 상기 복합재의 하면부를 가압하면서 무한궤도로 회전되는 하부궤도(520);로 이루어진 것을 특징으로 하는 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조장치.
청구항 1에 있어서, 상기 절단부(600)는 양단부에 메인캠(611)을 갖는 제1구동축(610)과,
일단이 힌지축(631)에 의해 베이스(660)에 회동가능하게 지지되며 타단이 상기 메인캠(611)에 지지되어서 상기 제1구동축(610)의 회전에 따라 상기 힌지축(631)을 중심으로 회동되는 한쌍의 회동블럭(630)과,
상호 반대 위상을 갖는 제1,2캠부재(621)(622)가 양단부에 한쌍씩 구비되며 상기 제1구동축(610)과 나란하게 마련된 제2구동축(620)과,
상기 회동블럭(630)에 상하로 슬라이딩 가능하게 결합되고 상부커터(645)가 결합되며 상기 제1캠부재(621)에 연결되어 승강되는 한쌍의 제1승강블럭(640)과,
상기 제1승강블럭(640)에 슬라이딩 가능하게 결합되고 상기 상부커터(645)의 하부에 배치되어 하부커터(655)가 결합되며 상기 제2캠부재(622)에 연결되어 승강되는 한쌍의 제2승강블럭(650)을 구비하여서,
상기 상부커터(645)와 하부커터(655)가 상기 복합재(M)의 배출방향으로 이동되면서 절단하도록 된 것을 특징으로 하는 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조장치.
청구항 10에 있어서, 상기 적재부(900)는 상기 배출컨베이어부(800)의 단부측에 배치되어 상기 복합재의 배출방향과 직각된 방향으로 왕복이동되며 상기 복합재가 상기 배출컨베이어부(800)로부터 이송되어 안착되는 복수의 버퍼판(810)와,
상기 버퍼판(810)의 몸체에 고정되어 함께 이동되며 상기 각 버퍼판(810)로부터 복합재(M)들이 이송되어 안착되는 이동적재대(820)와,
상기 이동적재대(820)의 일측에 고정배치되는 고정적재대(830)와,
상기 이동적재대(820)에 안착된 복수의 복합재를 흡착하여 상기 고정적재대(830)로 이동하여 적재시키는 흡착패드(841)를 구비하며 승강 및 수평이동이 가능한 X-Y흡착기(840)를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 장섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조장치.