KR102045902B1 - 섬유 연속 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치에 있어서, 섬유의 꼬임 없이 공급이 가능하면서 여분의 섬유 로빙으로의 연결이 용이하여 소재 손실 방지 및 제품 생산성이 향상된 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치가 개시된다. 본 발명은 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치에 있어서, 상기 섬유가 공급되는 방식은 상기 로빙의 내측으로부터 공급되는 인-풀링(in-pulling) 방식이고, 상기 로빙 중앙부에 위치하여 외면으로 상기 섬유가 1회 이상 감기어 상기 로빙 외부로 공급되도록 하는 회전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치를 제공한다.

Description

섬유 연속 공급 장치{DEVICE FOR CONTINUOUS SUPPLYING FILAMENT}
본 발명은 섬유 연속 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생산성이 향상된 섬유 연속 공급 장치에 관한 것이다.
로빙(roving) 형태의 섬유를 사용하는 생산 공정에서 섬유 공급 방법으로 인-풀링(in-pulling) 방식과 아웃-풀링(out-pulling) 방식이 있다.
인-풀링 방식은 로빙 안 쪽에서 섬유를 푸는 방식으로 로빙이 고정된 상태에서 섬유가 공급되어 섬유 로빙 간 연결이 편리하며, 로빙 교체에 대한 추가 시간 없이 연속해서 제품을 생산할 수 있다는 장점이 있다.
하지만 로빙 안쪽에서 섬유를 푸는 경우 섬유가 꼬인 상태로 공급되어 공정을 방해하는 경우가 발생한다. 특히, 테이프 형태의 제품의 경우 인-풀링 방식의 섬유 공급에 의한 꼬인 섬유의 공급은 테이프의 외관 품질 및 물성 저하에 큰 영향을 미치게 된다.
이를 해결하기 위해 섬유 로빙 바깥 쪽에서 푸는 아웃-풀링 방식으로 섬유를 투입하여 생산한다. 하지만 아웃-풀링 방식은 섬유가 나오는 과정에서 로빙이 회전해야 하므로 연속적인 공정 진행을 위한 여분의 섬유 로빙과의 연결이 매우 어렵다. 이에 따라 섬유 로빙 교체 시기마다 공정의 휴지기가 발생하여 소재 손실율 증가 및 생산성을 감소시키는 원인이 된다.
[선행특허문헌]
- 미국공개특허 제2009-0321551호(2009.12.31.)
- 일본공개특허 제2002-284448호(2002.10.03.)
- 한국공개특허 제2006-0126613호(2006.12.07.)
- 일본등록특허 제5079702호(2012.09.07.)
따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치에 있어서, 섬유의 꼬임 없이 공급이 가능하면서 여분의 섬유 로빙으로의 연결이 용이하여 소재 손실 방지 및 제품 생산성이 향상된 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치를 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치에 있어서, 상기 섬유가 공급되는 방식은 상기 로빙의 내측으로부터 공급되는 인-풀링(in-pulling) 방식이고, 상기 로빙 중앙부에 위치하여 외면으로 상기 섬유가 1회 이상 감기어 상기 로빙 외부로 공급되도록 하는 회전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치를 제공한다.
또한 상기 회전체는 회전판; 및 외경이 상기 로빙의 내경보다 작고, 회전축이 상기 회전판에 연결되어 상기 회전판의 회전에 따라 상기 섬유가 상기 로빙 외부로 공급되도록 하는 회전공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치를 제공한다.
또한 상기 회전판 및 상기 회전공급부의 회전속도는 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치를 제공한다.
또한 공급중인 제1 로빙의 외측 끝단 섬유와 대기중인 제2 로빙의 내측 끝단 섬유가 연결되어 로빙 교체 시 연속적인 섬유 공급이 이루어지는 것을 특징으로 하는 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치를 제공한다.
이러한 본 발명에 따르면, 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치에 있어서, 로빙 중앙부에 인-풀링 방식으로 공급되는 섬유가 감기어 로빙 외부로 공급되도록 하는 회전체가 구비됨으로써, 섬유의 꼬임 없이 공급이 가능하면서 여분의 섬유 로빙으로의 연결이 용이하여 소재 손실 방지 및 제품 생산성이 향상된 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치를 제공할 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치를 모식적으로 나타낸 상면도 및 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치가 적용되는 제조 공정을 예시적으로 나타낸 모식도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치에 있어 여분의 섬유 로빙이 연결되는 모습을 모식적으로 나타낸 정면도,
도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 제2 실시예에 따른 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치를 모식적으로 나타낸 상면도 및 정면도.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였고, 일부 과장되게 표현하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였고, 섬유 연속 공급 장치의 세부구성 방향은 도면을 기준으로 하여 설명한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 발명자들은 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치에 있어서, 종래 인-풀링(in-pulling) 방식과 아웃-풀링(out-pulling) 방식 모두 섬유 꼬임 현상이나 생산성에 문제가 있음을 인지하고 이를 해결하고자 연구를 거듭한 결과, 로빙 중앙부에 인-풀링 방식으로 공급되는 섬유가 감기어 로빙 외부로 공급되도록 하는 회전체를 구비할 경우 섬유의 꼬임 없이 공급이 가능하면서 여분의 섬유 로빙으로의 연결이 용이하여 소재 손실을 방지하고 제품 생산성을 향상시킬 수 있음을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다. 이하, 본 발명의 실시예를 들어 상세히 설명하기로 한다.
제1 실시예
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치를 모식적으로 나타낸 상면도 및 정면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치(100)는 섬유(F)가 공급되는 방식이 로빙(110)의 내측으로부터 공급되는 인-풀링(in-pulling) 방식이고, 로빙(110) 중앙부에 위치하여 외면으로 섬유(F)가 1회 이상 감기어 로빙(110) 외부로 공급되도록 하는 회전체(120)를 포함한다.
본 발명에서 '로빙 형태'라 함은 그 소재 종류에 상관 없이 섬유 내지 섬유사가 보빈 등에 감겨있지 않고 섬유 자체만으로 중앙부에 빈 공간을 형성한 채 섬유 공급 장치에 구비되어 섬유강화 플라스틱 등 특정 구조재의 제조를 위해 공급되어지는 형태를 의미한다. 일 예로서 상기 로빙(110)은 유리섬유 로빙(사)일 수 있다.
또한 본 발명에서 '섬유 연속 공급 장치'는 연속적으로 섬유 소재를 공급하는 장치를 의미하는 것으로, 상기와 같이 예컨대, 섬유강화 플라스틱 제조에 적용될 수 있다. 도 3에서는 섬유강화 플라스틱 제조 공정을 모식적으로 나타내고 있다.
도 3을 참조하면, 예컨대 유리섬유 로빙사(10)와 각종 섬유 소재의 시트(20)는 가이더(30)로 공급되어 수지가 담긴 침전조(40)를 통과하면서 수지에 함침된 후 가열기(50) 및 금형(60)을 통과하게 되고, 금형(60)을 통과하는 소재는 인발기(70)에서 인발되어 일정한 단면을 가지는 연장된 형태의 섬유강화 플라스틱으로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치(100)에서 섬유(F)가 풀리는 방식으로는 로빙(110)이 고정된 상태에서 로빙(110) 안 쪽으로부터 섬유(F)가 풀리는 인-풀링 방식이 채용된다. 따라서 섬유 로빙(110) 간 연결이 용이하여 로빙(110) 교체에 대한 추가 시간 없이 연속해서 제품을 생산할 수 있다는 장점이 있으며, 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
상기 회전체(120)는 로빙(110) 중앙부, 즉 로빙 안 쪽의 빈 공간에 위치하여 섬유(F)가 회전체(120)를 감아 돌아 로빙(110) 외부로 공급되도록 함으로써, 인-풀링 방식이 적용됨에도 불구하고 섬유(F)의 꼬임 현상 없이 공급 가능하도록 한다.
구체적으로, 로빙(110) 안 쪽으로부터 풀리는 섬유(F)는 회전체(120)의 외면에 1회 이상 감기어 있는 상태에서 회전체(120)의 회전에 따라 회전체(120) 외면을 나선형으로 감아 돌아 로빙(110) 상단으로부터 로빙(110) 외부로 공급된다. 따라서, 로빙(110) 안 쪽으로부터 풀리어 나가는 섬유(F)는 그 형태가 테이프 형태라 하더라도 섬유(F)의 두께 방향 기준으로 상하면이 뒤집어지지 않고 풀리어 나가게 되므로, 섬유(F)의 꼬임 현상을 완벽히 방지할 수 있게 된다. 이때, 도 2에서는 섬유(F)가 상방향으로 감아 돌아 로빙(110) 상단으로부터 공급되는 모습을 나타내고 있으나, 하방향으로 감아 돌아 로빙(110) 하단으로부터 공급되도록 할 수 있음은 물론이다.
상기 회전체(120)의 회전은 별도 마련된 모터(130) 등 동력원에 의해 이루어지며, 모터(130)에는 감속기가 구비되어 회전속도가 제어되도록 할 수 있다. 따라서 공정 가동에 따라 로빙(110) 안 쪽 섬유(F)의 감소에 따른 섬유사 장력의 변화로, 회전체(120)의 회전에 의해 회전체(120) 외면을 타고 이동되는 섬유(F)가 일시적으로 이탈하여 발생하는 공정 트러블을 방지할 수 있다.
또한 나선형으로 감아 도는 섬유(F)의 회전체(120) 외면상에서의 이동 경로가 다소 변화됨에 따라 역시 장력의 변화가 발생할 수 있으므로, 본 발명의 일 구현예에 따르면 회전체(120) 외면의 섬유(F) 이동 경로에 미리 가이드 홈(미도시)을 마련하여 섬유(F)의 장력 변화로 인한 공정 트러블을 최소화할 수 있다.
본 발명에서 회전체(120)의 형상은 로빙(110) 안 쪽에 위치하여 외면을 따라 섬유(F)가 감기도록 하여 로빙(110) 외부로 공급되어지도록 할 수 있는 것이라면 그 형상에 특별히 제한되는 것은 아니나, 원통형인 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치에 있어 여분의 섬유 로빙이 연결되는 모습을 모식적으로 나타낸 정면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치(100)는 공급중인 제1 로빙(111)의 외측 끝단 섬유(F1)와 대기중인 제2 로빙(112)의 내측 끝단 섬유(F2)가 연결되어 로빙(110) 교체 시 연속적인 섬유(F) 공급이 이루어지도록 할 수 있다. 따라서 섬유 로빙(110) 간 연결이 용이하여 로빙(110) 교체에 대한 추가 시간 없이 연속 제품 생산이 가능하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
제2 실시예
도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 제2 실시예에 따른 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치를 모식적으로 나타낸 상면도 및 정면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치(200)는 섬유(F)가 공급되는 방식이 로빙(210)의 내측으로부터 공급되는 인-풀링(in-pulling) 방식이고, 로빙(210) 중앙부에 위치하여 외면으로 섬유(F)가 1회 이상 감기어 로빙(210) 외부로 공급되도록 하는 회전체(220)를 포함하되, 상기 회전체(220)는 회전판(221) 및 회전공급부(222)로 구성된다. 이하, 제1 실시예와 상이한 구성을 중심으로 설명한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치(200)는 제1 실시예와 달리 회전체(220)가 일체형으로 형성되지 않고, 회전판(221); 및 회전축(224)이 회전판(221)에 연결되어 회전판(221)의 회전에 따라 섬유(F)가 로빙(210) 외부로 공급되도록 하는 회전공급부(222);의 분리형으로 형성되어 있다.
상기 회전공급부(222)는 외경이 상기 로빙(210)의 내경보다 작고, 회전축(224)은 회전판의 회전축(223)과 별도로 회전판(221)에 연결되어, 회전판(221)의 회전 및 외부로 공급되는 섬유(F)의 장력으로 인해 별도의 동력원 없이도 회전이 가능한 구조이다. 여기서, 회전공급부의 회전축(224)이 회전판의 회전축(223)과 일치할 경우를 예상할 수 있으나, 이 경우는 제1 실시예와 실질적으로 동일한 구조로 이해될 것이다.
이러한 분리형의 섬유 연속 공급 장치(200)에서 회전공급부(222)의 회전속도는 동력원(230)의 제어에 따르는 회전판(221)의 회전속도와 달리 별도의 제어 없이도 섬유(F)의 선속도에 비례하여 변화될 수 있으므로, 기본적으로 섬유 연속 공급 장치(200)의 회전속도 제어로부터 자유롭다.
다만, 이 경우에도 회전공급부(222)의 외면을 타고 이동되는 섬유(F)가 일시적으로 이탈하는 공정 트러블이 발생할 수는 있으므로, 회전공급부(222)의 회전속도를 제어할 수 있는 감속기가 구비된 동력원(미도시)이 별도로 마련되는 것이 바람직하다. 이때, 회전판(221) 및 회전공급부(222)의 회전속도는 독립적으로 제어되는 것이 바람직함은 물론이다.
상기 회전공급부(222)는 로빙(210)의 섬유(F) 감기는 방향에 따라 회전 방향이 회전판(221)과 같거나 다를 수 있다. 즉, 회전판(221)의 회전 방향이 시계 방향인 것을 기준으로, 회전공급부(222) 외면에 섬유(F)가 시계 방향으로 감기면 회전공급부(222)의 회전 방향도 시계 방향이 되어 회전판(221)의 회전 방향과 같고, 반대로 섬유(F)가 반시계 방향으로 감기면 회전공급부(222)의 회전 방향은 반시계 방향이 되어 회전판(221)의 회전 방향과 다르게 된다.
한편, 도 6에서는 회전공급부(222)가 회전판(221) 하단에 연결된 모습을 나타내고 있으나, 회전판(221)이 로빙(210) 하부에 위치하여 회전공급부(222)가 회전판(221) 상단에 연결될 수 있음은 물론이다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100, 200 : 섬유 연속 공급 장치 110, 220 : 로빙
111 : 제1 로빙 112 : 제2 로빙
120, 220 : 회전체 221 : 회전판(221)
222 : 회전공급부 223 : 회전판의 회전축
224 : 회전공급부의 회전축 130, 230 : 모터
F : 섬유 F1 : 외측 끝단 섬유
F2 : 내측 끝단 섬유

Claims (4)

  1. 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치에 있어서,
    상기 섬유가 공급되는 방식은 상기 로빙의 내측으로부터 공급되는 인-풀링(in-pulling) 방식이고, 상기 로빙 중앙부에 위치하여 외면으로 상기 섬유가 1회 이상 감기어 상기 로빙 외부로 공급되도록 하는 회전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전체는 회전판; 및 외경이 상기 로빙의 내경보다 작고, 회전축이 상기 회전판에 연결되어 상기 회전판의 회전에 따라 상기 섬유가 상기 로빙 외부로 공급되도록 하는 회전공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전판 및 상기 회전공급부의 회전속도는 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    공급중인 제1 로빙의 외측 끝단 섬유와 대기중인 제2 로빙의 내측 끝단 섬유가 연결되어 로빙 교체 시 연속적인 섬유 공급이 이루어지는 것을 특징으로 하는 로빙 형태의 섬유 연속 공급 장치.
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