KR102045311B1

KR102045311B1 - 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집장치 및 결집방법

Info

Publication number: KR102045311B1
Application number: KR1020180168240A
Authority: KR
Inventors: 김기영; 이현규
Original assignee: 한화글로벌에셋(주)
Priority date: 2018-12-24
Filing date: 2018-12-24
Publication date: 2019-11-15

Abstract

제1섬유 및 제2섬유를 포함한 복수의 섬유를 동시에 절단하기 위하여 상대적으로 작은 두께를 갖는 제1섬유를 결집하는 장치에 있어서, 회전축 방향으로 연장된 원기둥 형상이고, 외주면에서 내측으로 만입된 제1결집홈이 외주를 따라서 연장되도록 형성되며, 제1섬유의 일측이 제1결집홈에 접촉되도록 제1결집홈의 내부에 제1섬유가 삽입된 상태로 제1섬유가 이동되면서 1차 결집되도록 하는 제1결집롤; 및 제1결집롤에서 이격된 위치에 위치되어 제1결집롤을 통과한 제1섬유를 제공받고, 회전축 방향으로 연장된 원기둥 형상이며, 외주면에서 내측으로 만입된 제2결집홈이 외주를 따라서 연장되도록 형성되며, 제1섬유의 타측이 제2결집홈에 접촉된 상태로 이동되도록 제1섬유는 제2결집홈의 내부에 삽입된 상태로 이동되면서 2차 결집되도록 하는 제2결집롤;을 포함하는 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집장치가 소개된다.

Description

하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집장치 및 결집방법{FIBER CONCENTRATION APPARTUS AND CONCENTRATION METHOD FOR MANUFACTURING HYBRID FIBER COMPOSITES}

본 발명은 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집장치 및 결집방법에 관한 것으로, 상이한 복수의 섬유를 포함하는 복합재를 제조하기 위하여 복수의 섬유를 동시에 절단하기 이전에 섬유를 결집하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

SMC(Sheet Molding Compound)는 충진제, 촉매, 이형제 등을 혼합한 액상의 혼합물(Compound)에 섬유를 함침시킨 성형용 중간재로, 일반적으로 열경화성 수지에 유리 섬유(Glass Fiber)를 보강하여 제조된다. SMC 제조시 Roving 형태의 연속섬유가 일정한 길이로 절단되어 코팅된 캐리어 필름 사이에 투입된 혼합물에 함침된다.

특히, 유리 섬유가 적용된 SMC는 주로 건자재 및 자동차 부품용에 적용되고, 카본 섬유(Carbon Fiber)가 적용된 SMC는 높은 기계적 물성이 요구되는 부품에 적용되고 있다. 그러나 유리 섬유가 적용된 SMC는 기계적 물성이 낮은 단점을 갖고, 카본 섬유가 적용된 SMC는 생산 단가가 높은 단점을 갖는다.

이에 따라, 카본 섬유와 유리 섬유를 혼합한 하이브리드(Hybrid) SMC가 개발되고 있으며, 카본 섬유와 유리 섬유의 비율을 조절하여 물성 및 단가 사이의 비율을 조절할 수 있다.

다만, 서로 다른 두께 또는 집속된 형태를 갖는 복수의 섬유를 사용함에 있어서, 복수의 섬유를 절단하는 컷팅단계에서 컷팅이 제대로 이루어지지 않거나 길이가 불균일한 컷팅 불량이 발생하였다.

도 1 내지 2는 종래 기술에 따른 복수의 섬유를 절단하는 방법을 도시한 것이다.

도 1 내지 2를 참조하면, 섬유이송관(30)을 통하여 공급된 제1섬유(10) 및 제2섬유(20)는 러버롤(40)에 접촉된 상태로 커터(50)에 의해 일정한 길이로 절단되고, 절단된 제1섬유(10) 및 제2섬유(20)는 캐리어 필름(60)의 상면에 분산되어 투입된다.

도 1에 도시한 것과 같이, 서로 두께가 상이한 제1섬유(10)와 제2섬유(20)를 동시에 절단하면 상대적으로 큰 두께를 갖는 제2섬유(20)에는 컷팅 불량이 발생하지 않지만, 상대적으로 작은 두께를 갖는 제1섬유(10)에는 컷팅 불량이 발생하여 컷팅이 제대로 이루어지지 않아 불균일한 길이로 절단되는 문제가 있었다.

이를 해결하기 위하여 도 2에 도시한 것과 같이, 상대적으로 작은 두께를 갖는 제1섬유(10)를 여러장 겹쳐서 투입하여 컷팅 불량을 해소하는 방법이 시도되었으나, 이러한 경우 제1섬유(10)와 제2섬유(20) 사이의 분산이 균일하지 않는 문제가 발생하였다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

JP 5572947 B

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 서로 두께가 상이한 복수의 섬유를 동시에 절단하는 공정에 있어서 컷팅 불량을 해소하기 위한 섬유 결집장치 및 결집방법을 제공하고자 함이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집장치는 제1섬유 및 제2섬유를 포함한 복수의 섬유를 동시에 절단하기 위하여 상대적으로 작은 두께를 갖는 제1섬유를 결집하는 장치에 있어서, 회전축 방향으로 연장된 원기둥 형상이고, 외주면에서 내측으로 만입된 제1결집홈이 외주를 따라서 연장되도록 형성되며, 제1섬유의 일측이 제1결집홈에 접촉되도록 제1결집홈의 내부에 제1섬유가 삽입된 상태로 제1섬유가 이동되면서 1차 결집되도록 하는 제1결집롤; 및 제1결집롤에서 이격된 위치에 위치되어 제1결집롤을 통과한 제1섬유를 제공받고, 회전축 방향으로 연장된 원기둥 형상이며, 외주면에서 내측으로 만입된 제2결집홈이 외주를 따라서 연장되도록 형성되며, 제1섬유의 타측이 제2결집홈에 접촉된 상태로 이동되도록 제1섬유는 제2결집홈의 내부에 삽입된 상태로 이동되면서 2차 결집되도록 하는 제2결집롤;을 포함한다.

제2결집롤에서 이격된 위치에 위치되어 제2결집롤을 통과한 제1섬유를 제공받고, 제1섬유보다 상대적으로 큰 두께를 갖는 제2섬유를 별도로 제공받아 제1섬유와 제2섬유를 동시에 일정한 길이로 절단하는 커터;를 더 포함할 수 있다.

제2결집롤과 커터 사이에 위치되어 제2결집롤을 통과한 제1섬유를 제공받고, 제1섬유를 사이에 통과시키면서 양측에서 가압하는 한 쌍의 가압롤러;를 더 포함할 수 있다.

제1결집롤 및 제2결집롤에는 제1결집홈 및 제2결집홈이 회전축 방향으로 이격되어 복수 개로 형성될 수 있다.

제1섬유는 Roving 상태의 연속섬유이고, 제1섬유는 섬유이송관을 통하여 제1결집롤로 제공될 수 있다.

제1결집롤 및 제2결집롤은 각각의 회전축에 회전 가능하게 결합되고, 제1섬유의 마찰에 의해 회전될 수 있다.

제1결집롤 및 제2결집롤은 서로 상대이동 가능하고, 제1결집롤과 제2결집롤 사이의 상대 위치가 가변됨에 따라 제1섬유에 인가되는 장력이 가변될 수 있다.

제1결집홈 및 제2결집홈의 내측면은 일정한 반경을 갖는 원주의 일부를 이루도록 라운딩된 형상일 수 있다.

제1결집롤 및 제2결집롤은 제1섬유와 마찰에 의한 대전이 방지되도록 외주면이 코팅될 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집방법은 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집장치를 이용하여 섬유를 결집하는 방법으로, 연속섬유인 제1섬유의 일측이 제1결집홈의 내부에 접촉되어 제1결집롤을 통과하도록 제1섬유를 이동시키는 1차 결집단계; 및 1차 결집단계를 거친 제1섬유의 타측이 제2결집홈의 내부에 접촉된 상태로 제2결집롤을 통과하도록 제1섬유를 이동시키는 2차 결집단계;를 포함한다.

2차 결집단계 이후에, 제2결집롤을 통과한 제1섬유와 제1섬유보다 상대적으로 큰 두께를 갖는 제2섬유를 동시에 일정한 길이로 절단하는 절단단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집장치 및 결집방법에 따르면, 제1섬유는 양측에서 각각 결집됨에 따라 원형에 가까운 단면을 갖도록 결집될 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 결집된 제1섬유를 제2섬유와 동시에 일정한 길이로 절단함에 따라 균일한 혼합 비율이 유지되면서 혼합 비율을 용이하게 조절할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1 내지 2는 종래 기술에 따른 복수의 섬유를 절단하는 방법을 도시한 것이다.
도 3은 일 실시예에 따른 SMC 제조 공정을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집장치를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1결집롤을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2결집롤을 도시한 것이다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 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. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 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 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 3은 일 실시예에 따른 SMC 제조 공정을 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 일정한 길이로 절단(Chopping)된 섬유(C)가 충진제, 촉매, 이형제 등을 혼합한 액상의 페이스트(B, Paste)에 투입된다. 페이스트(B)는 상부 및 하부에 캐리어 필름(A)이 합지되어, 섬유(C)가 투입된 페이스트(B)는 캐리어 필름(A) 사이에 위치되어 함침 공정을 통하여 SMC가 제조된다.

다만, 복수의 섬유를 포함하는 SMC는 일정한 비율로 균일하게 분산된 상태로 페이스트(B)에 투입되기 위하여는 동시에 절단하는 공정이 요구되는데 두께가 서로 상이한 복수의 섬유(C)를 동시에 절단하기 위하여 상대적으로 작은 두께를 갖는 섬유를 결집하는 공정이 요구된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집장치를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1결집롤(100)을 도시한 것이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2결집롤(200)을 도시한 것이다.

도 4 내지 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집장치는 제1섬유(300) 및 제2섬유(400)를 포함한 복수의 섬유를 동시에 절단하기 위하여 상대적으로 작은 두께를 갖는 제1섬유(300)를 결집하는 장치에 있어서, 회전축 방향으로 연장된 원기둥 형상이고, 외주면에서 내측으로 만입된 제1결집홈(110)이 외주를 따라서 연장되도록 형성되며, 제1섬유(300)의 일측이 제1결집홈(110)에 접촉되도록 제1결집홈(110)의 내부에 제1섬유(300)가 삽입된 상태로 제1섬유(300)가 이동되면서 1차 결집되도록 하는 제1결집롤(100); 및 제1결집롤(100)에서 이격된 위치에 위치되어 제1결집롤(100)을 통과한 제1섬유(300)를 제공받고, 회전축 방향으로 연장된 원기둥 형상이며, 외주면에서 내측으로 만입된 제2결집홈(210)이 외주를 따라서 연장되도록 형성되며, 제1섬유(300)의 타측이 제2결집홈(210)에 접촉된 상태로 이동되도록 제1섬유(300)는 제2결집홈(210)의 내부에 삽입된 상태로 이동되면서 2차 결집되도록 하는 제2결집롤(200);을 포함한다.

제1섬유(300)는 제2섬유(400)에 대비하여 상대적으로 작은 두께를 갖는 섬유로, 제1섬유(300)는 필라멘트가 얇고 납작하게 배열되어 집속된 카본 섬유(Carbon Fiber)일 수 있고, 제2섬유(400)는 상대적으로 큰 두께를 갖는 유리 섬유(Glass Fiber)일 수 있다.

제1결집롤(100) 및 제2결집롤(200)은 회전축 방향으로 연장된 원기둥 형상으로 제1섬유(300)가 접촉된 상태로 이동됨에 따라 회전축을 기준으로 회전될 수 있다.

제1,2결집롤(100,200)에는 각각의 원주 방향을 따라서 연장된 제1,2결집홈(110,210)이 형성될 수 있다. 제1,2결집홈(110,210)은 제1,2결집롤(100,200)의 회전축에 수직한 방향으로 형성된 홈이 회전축 방향으로 이격되어 복수 개로 형성될 수도 있고, 나사산과 같이 연속적으로 연결되도록 제1,2결집롤(100,200)에 형성될 수도 있다.

제1섬유(300)는 제1,2결집롤(100,200)의 외주면에서 내측으로 만입된 제1,2결집홈(110,210)에 차례대로 삽입되어 제1,2결집홈(110,210)에 접촉된 상태로 이동될 수 있다. 제1,2결집롤(100,200)의 외주면에서 제1,2결집홈(110,210)은 "V" 형태로 만입되어 형성될 수 있다.

특히, 제1결집롤(100)과 제2결집롤(200)은 서로 회전축이 나란한 방향으로 배치되되 서로 이격되도록 위치되고, 제1섬유(300)의 서로 다른 측면이 제1,2결집홈(110,210)에 접촉된 상태로 이동되도록 배치될 수 있다.

즉, 도시한 것과 같이 제1섬유(300)의 상측이 제1결집홈(110)에 접촉되도록 제1결집홈(110)에 삽입된다면, 반대로 제1섬유(300)의 하측이 제2결집홈(210)에 접촉되도록 제2결집홈(210)에 삽입될 수 있다.

특히, 제1섬유(300)는 제1,2결집롤(100,200)로 제공되어 제1,2결집홈(110,210)을 통과함에 따라 결집된 이후에 결집된 상태를 유지하기 위하여 제1섬유(300)에는 상당한 장력이 인가될 수 있다.

이에 따라, 제1섬유(300)는 양측에서 각각 결집됨에 따라 원형에 가까운 단면을 갖도록 결집될 수 있는 효과를 갖는다.

제2결집롤(200)에서 이격된 위치에 위치되어 제2결집롤(200)을 통과한 제1섬유(300)를 제공받고, 제1섬유(300)보다 상대적으로 큰 두께를 갖는 제2섬유(400)를 별도로 제공받아 제1섬유(300)와 제2섬유(400)를 동시에 일정한 길이로 절단하는 커터(700);를 더 포함할 수 있다.

커터(700)는 제1섬유(300)와 제2섬유(400)를 일정한 길이로 절단하는 구성으로, 제1섬유(300) 및 제2섬유(400)와 접촉된 상태로 제1섬유(300) 및 제2섬유(400)를 이동시키는 러버롤(600)에 절단력을 가하여 제1섬유(300) 및 제2섬유(400)를 동시에 절단할 수 있다.

제1섬유(300)는 제1,2결집롤(100,200)을 통과하여 양측에서 결집된 제1섬유(300)와 결집 이전의 제1섬유(300) 두께보다 크고 결집된 제1섬유(300)와 유사한 두께를 갖는 제2섬유(400)와 동시에 절단될 수 있다. 이에 따라, 별도로 컷팅하는 과정을 갖지 않으면서 제1섬유(300)와 제2섬유(400) 사이의 일정한 분산도를 유지하여 SMC를 통하여 제작된 복합재 제품은 균일한 물성을 갖는 효과를 갖는다.

제2결집롤(200)과 커터(700) 사이에 위치되어 제2결집롤(200)을 통과한 제1섬유(300)를 제공받고, 제1섬유(300)를 사이에 통과시키면서 양측에서 가압하는 한 쌍의 가압롤러(500);를 더 포함할 수 있다.

제1,2결집롤(100,200)을 통과하여 결집된 제1섬유(300)는 커터(700)에 의해 절단되기 이전에 가압롤러(500)에 의해 가압될 수 있다. 가압롤러(500)는 제1,2결집롤(100,200)에 의해 양측으로 결집된 제1섬유(300)를 양측에서 가압함으로써 커터(700)에 의해 절단되기 전에 결집된 제1섬유(300)를 양측에서 다시 가압하여 상대적으로 두께가 큰 제2섬유(400)의 두께로 형성할 수 있다. 이에 따라, 결집된 제1섬유(300)를 제2섬유(400)와 유사한 두께로 수정하여 컷팅단계에서 제1섬유(300) 및 제2섬유(400)의 컷팅 불량을 최소화하고, 제1,2결집롤(100,200)에 의해 양측으로 결집된 제1섬유(300)가 다시 평면 형상으로 회복되지 않도록 고정하는 효과를 갖는다.

제1결집롤(100) 및 제2결집롤(200)에는 제1결집홈(110) 및 제2결집홈(210)이 회전축 방향으로 이격되어 복수 개로 형성될 수 있다.

제1결집홈(110) 및 제2결집홈(210)의 개수는 제1섬유(300)의 혼합 비율에 따라 가변될 수 있다. 제1섬유(300)는 제1,2결집홈(110,210)마다 하나씩 삽입되며 복수 개의 제1,2결집홈(110,210) 중 일부에만 삽입되어 제1섬유(300)의 혼합 비율이 가변될 수 있다.

이에 따라, 제1결집롤(100) 및 제2결집롤(200)에 형성된 제1결집홈(110) 및 제2결집홈(210)의 개수 또는 복수 개의 제1결집홈(110) 및 제2결집홈(210) 중 제1섬유(300)가 삽입되는 개수에 의해 제1섬유(300)의 혼합 비율을 용이하게 가변하는 효과를 갖는다.

제1섬유(300)는 Roving 상태의 연속섬유이고, 제1섬유(300)는 섬유이송관(310)을 통하여 제1결집롤(100)로 제공될 수 있다. 특히, 제1섬유(300)는 Roving 상태의 카본 섬유일 수 있다.

제2섬유(400)는 Roving 상태의 유리 섬유로 연속적으로 형성되어 섬유이송관(410)을 통하여 제공될 수 있다. 제2섬유(400)는 결집단계를 거치는 제1섬유(300)와 별도로 커터(700)로 바로 공급되거나, 가압롤러(500)로 제공되어 결집된 제1섬유(300)와 함께 가압될 수 있다.

제1결집롤(100) 및 제2결집롤(200)은 각각의 회전축에 회전 가능하게 결합되고, 제1섬유(300)의 마찰에 의해 회전될 수 있다.

즉, 제1결집롤(100)과 제2결집롤(200)은 별도의 회전 동력을 제공하는 동력장치를 포함하지 않고, 제1섬유(300)와 접촉됨에 따른 마찰력에 의해 회전될 수 있다. 제1결집롤(100) 및 제2결집롤(200)은 각각의 회전축에 회전 가능하도록 베어링을 통하여 결합될 수 있다.

이에 따라, 별도의 동력장치를 포함하지 않고도 제1섬유(300)를 결집함으로써 간단하고 효율적인 결집장치를 구현할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 제1결집롤(100) 및 제2결집롤(200)은 서로 상대이동 가능하고, 제1결집롤(100)과 제2결집롤(200) 사이의 상대 위치가 가변됨에 따라 제1섬유(300)에 인가되는 장력이 가변될 수 있다.

각각의 회전축에 회전 가능하게 결합된 제1결집롤(100) 및 제2결집롤(200)은 각각의 회전축을 포함하여 서로 상대이동될 수 있다. 특히, 제1결집롤(100)과 제2결집롤(200)은 상하 방향으로 상대이동되어 섬유이송관(310)으로부터 제공된 제1섬유(300)은 제1결집롤(100)과 제2결집롤(200)로 각각 제공되는 투입 각도가 가변되고, 이에 따라 제1섬유(300)에 인가되는 장력이 가변될 수 있다. 이에 따라, 제1,2결집롤(100,200)에 의해 결집된 제1섬유(300)가 다시 펴지는 방향으로 회복되지 않고 고정되도록 제1섬유(300)에 적절한 장력이 인가되도록 조절될 수 있다.

제1결집홈(110) 및 제2결집홈(210)의 내측면은 일정한 반경을 갖는 원주의 일부를 이루도록 라운딩된 형상일 수 있다. 특히, 제1결집홈(110) 및 제2결집홈(210)의 내측면은 제1섬유(300)가 제1결집홈(110) 및 제2결집홈(210)의 내부로 용이하게 삽입되어 결집되고, 다시 용이하게 이탈될 수 있도록 일정한 반경을 갖는 반원 형태로 라운딩된 형상일 수 있다.

제1결집홈(110) 및 제2결집홈(210)의 내측면 반경은 예를 들어 제1섬유(300)가 12K로 Roving된 상태의 카본 섬유라면 0.5[mm]로 설정될 수 있다.

제1결집롤(100) 및 제2결집롤(200)은 제1섬유(300)와 마찰에 의한 대전이 방지되도록 외주면이 코팅될 수 있다. 특히, 제1섬유(300)와 접촉되는 제1결집홈(110) 및 제2결집홈(210)의 내측면이 대전 방지를 위하여 코팅이 될 수 있다.

이에 따라, 제1,2결집롤(100,200)에 의해 결집된 제1섬유(300)의 사이에서 척력이 발생하여 결집이 회복되는 현상을 방지하여 제1섬유(300)의 결집을 유지시키는 효과를 갖는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집장치를 이용하여 섬유를 결집하는 방법으로, 연속섬유인 제1섬유(300)의 일측이 제1결집홈(110)의 내부에 접촉되어 제1결집롤(100)을 통과하도록 제1섬유(300)를 이동시키는 1차 결집단계; 및 1차 결집단계를 거친 제1섬유(300)의 타측이 제2결집홈(210)의 내부에 접촉된 상태로 제2결집롤(200)을 통과하도록 제1섬유(300)를 이동시키는 2차 결집단계;를 포함한다.

1차 결집단계에서는, 섬유이송관(310)을 통하여 연속적으로 제공되는 제1섬유(300)가 제1결집홈(110)의 내부에 접촉되도록 제1결집롤(100)로 제공될 수 있다. 제1결집롤(100)은 제1섬유(300)의 일측이 제1결집홈(110)의 내부에 접촉된 상태로 이동됨에 따라 마찰에 의해 회전되면서 제1섬유(300)를 결집할 수 있다.

2차 결집단계에서는, 1차 결집단계에 의해 결집된 상태의 제1섬유(300)의 타측이 제2결집홈(210)의 내부에 접촉된 상태로 제2결집롤(200)을 통과할 수 있다. 제2결집롤(200) 또한 이동되는 제1섬유(300)와 마찰에 의해 회전되면서 제1섬유(300)를 결집할 수 있다.

즉, 제1섬유(300)는 1차 결집단계에 의해 일측에서 결집되고, 2차 결집단계에 의해 타측에서 결집될 수 있다. 1차 결집단계만을 통하는 경우에는 제1섬유(300)의 결집 효과가 미비하고, 추가적인 결집단계를 더 포함하면 제1섬유(300)의 결집 효과는 증대될 수 있으나 제1섬유(300)에 과도한 장력이 발생하여 컷팅 불량이 발생할 수 있다.

2차 결집단계 이후에, 제2결집롤(200)을 통과한 제1섬유(300)와 제1섬유(300)보다 상대적으로 큰 두께를 갖는 제2섬유(400)를 동시에 일정한 길이로 절단하는 절단단계;를 더 포함할 수 있다.

절단단계에서는, 커터(700)를 이용하여 결집한 제1섬유(300)와 별도의 섬유이송관(410)을 통하여 제공된 제2섬유(400)를 동시에 일정한 길이로 절단할 수 있다.

절단단계 이전에, 가압롤러(500)를 통하여 결집한 제1섬유(300)의 양측을 가압하는 가압단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 제1결집롤 200 : 제2결집롤
300 : 제1섬유 400 : 제2섬유
500 : 가압롤러 600 : 러버롤
700 : 커터

Claims

제1섬유 및 제2섬유를 포함한 복수의 섬유를 동시에 절단하기 위하여 상대적으로 작은 두께를 갖는 제1섬유를 결집하는 장치에 있어서,
회전축 방향으로 연장된 원기둥 형상이고, 외주면에서 내측으로 만입된 제1결집홈이 외주를 따라서 연장되도록 형성되며, 제1섬유의 일측이 제1결집홈에 접촉되도록 제1결집홈의 내부에 제1섬유가 삽입된 상태로 제1섬유가 이동되면서 1차 결집되도록 하는 제1결집롤; 및
제1결집롤에서 이격된 위치에 위치되어 제1결집롤을 통과한 제1섬유를 제공받고, 회전축 방향으로 연장된 원기둥 형상이며, 외주면에서 내측으로 만입된 제2결집홈이 외주를 따라서 연장되도록 형성되며, 제1섬유의 타측이 제2결집홈에 접촉된 상태로 이동되도록 제1섬유는 제2결집홈의 내부에 삽입된 상태로 이동되면서 2차 결집되도록 하는 제2결집롤;을 포함하는 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집장치.
청구항 1에 있어서,
제2결집롤에서 이격된 위치에 위치되어 제2결집롤을 통과한 제1섬유를 제공받고, 제1섬유보다 상대적으로 큰 두께를 갖는 제2섬유를 별도로 제공받아 제1섬유와 제2섬유를 동시에 일정한 길이로 절단하는 커터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집장치.
청구항 2에 있어서,
제2결집롤과 커터 사이에 위치되어 제2결집롤을 통과한 제1섬유를 제공받고, 제1섬유를 사이에 통과시키면서 양측에서 가압하는 한 쌍의 가압롤러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집장치.
청구항 1에 있어서,
제1결집롤 및 제2결집롤에는 제1결집홈 및 제2결집홈이 회전축 방향으로 이격되어 복수 개로 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집장치.
청구항 1에 있어서,
제1섬유는 Roving 상태의 연속섬유이고, 제1섬유는 섬유이송관을 통하여 제1결집롤로 제공되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집장치.
청구항 1에 있어서,
제1결집롤 및 제2결집롤은 각각의 회전축에 회전 가능하게 결합되고, 제1섬유의 마찰에 의해 회전되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집장치.
청구항 1에 있어서,
제1결집롤 및 제2결집롤은 서로 상대이동 가능하고, 제1결집롤과 제2결집롤 사이의 상대 위치가 가변됨에 따라 제1섬유에 인가되는 장력이 가변되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집장치.
청구항 1에 있어서,
제1결집홈 및 제2결집홈의 내측면은 일정한 반경을 갖는 원주의 일부를 이루도록 라운딩된 형상인 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집장치.
청구항 1에 있어서,
제1결집롤 및 제2결집롤은 제1섬유와 마찰에 의한 대전이 방지되도록 외주면이 코팅된 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집장치.
청구항 1의 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집장치를 이용하여 섬유를 결집하는 방법으로,
연속섬유인 제1섬유의 일측이 제1결집홈의 내부에 접촉되어 제1결집롤을 통과하도록 제1섬유를 이동시키는 1차 결집단계; 및
1차 결집단계를 거친 제1섬유의 타측이 제2결집홈의 내부에 접촉된 상태로 제2결집롤을 통과하도록 제1섬유를 이동시키는 2차 결집단계;를 포함하는 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집방법.
청구항 10에 있어서,
2차 결집단계 이후에, 제2결집롤을 통과한 제1섬유와 제1섬유보다 상대적으로 큰 두께를 갖는 제2섬유를 동시에 일정한 길이로 절단하는 절단단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유 복합재 제조용 섬유 결집방법.