KR102356868B1 - 고압 탱크 제조 방법 및 장치 - Google Patents

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박치민
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Abstract

고압 탱크 제조 방법이 개시된다. 고압 탱크 제조 방법은 수지가 함침된 섬유를 이송하는 섬유 이송 단계; 상기 수지가 함침된 섬유에 자외선을 조사하는 자외선 조사 단계; 및 상기 자외선이 조사된 섬유를 라이너에 와인딩하는 섬유 와인딩 단계를 포함하되, 상기 섬유 와인딩 단계는 상기 라이너에 와인딩되는 섬유층으로 열을 조사할 수 있다.

Description

고압 탱크 제조 방법 및 장치{Method and apparatus for manufacturing high pressure tank}
본 발명은 고압 탱크 제조 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 섬유를 라이너에 와인딩하여 고압 탱크를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
연비온실가스 배출규제 기준 적용 등으로 국내외 자동차산업 차원에서 수소전기차 개발, 생산, 판매를 위한 노력이 가속화되고 있다. 복합재료 압력용기는 연료탱크로써 장시간 주행 및 빠른 연료충전의 장점 때문에 자동차 산업에서 천연가스와 수소용기를 담기 위해 응용되어 사용되고 있으며 점차 친환경 자동차 시장의 점유율이 증가하면서 수소용기의 양산화에 대한 재료비 절감과 공정속도의 중요성 또한 커지고 있다.
일반적으로 복합재료 압력용기의 제조에는 카본섬유, 또는 유리섬유를 수지를 함침시키면서 라이너 위에 와인딩하고, 와인딩이 완료된 압력용기를 열 경화하는 방법이 사용된다.
일본공개특허 제2014-124901호(2014.07.07 공개)에는 열경화성 수지를 함침시킨 강화 섬유를 라이너의 외표면에 와인딩하여 강화 섬유층을 형성하고, 라이너의 내부로부터 강화 섬유층를 향하여 자외선을 조사하고, 라이너의 외부로부터 가열해 강화 섬유층의 열경화성 수지를 경화시키는 고압 탱크 제조 방법이 개시된다. 이러한 고압 탱크 제조 방법은 라이너 부근의 열경화성 수지를 자외선을 이용하여 경화시킬 수 있기 때문에, 열경화성 수지의 열경화 반응의 반응열에 의해 라이너가 열화되어 버리는 것을 억제할 수 있는 효과가 있다.
그러나 강화 섬유를 라이너에 와인딩하는 공정이 완료된 후 강화 섬유층을 경화하는 공정이 진행되므로, 경화 대상이 되는 강화 섬유층은 두꺼운 두께를 갖는다. 때문에 강화 섬유층 깊숙이 자외선과 열이 침투하기가 용이하지 않아 경화에 오랜 시간이 소요된다. 또한, 라이너 부근의 강화 섬유층은 자외선에 의해 경화되고, 외부 강화 섬유층은 열에 의해 경화되므로 경화 정도가 달라지는 문제가 발생된다.
때문에, 짧은 공정 시간에 강화 섬유층의 전체 영역을 균일하게 경화시킬 수 있는 고압 탱크 제조 방법이 요구된다.
일본공개특허 제2014-124901호(2014.07.07 공개)
본 발명은 제조 공정 시간을 단축할 수 있는 고압 탱크 제조 방법 및 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 섬유의 재사용이 가능한 고압 태크 제조 방법 및 장치를 제공하다.
본 발명에 따른 고압 탱크 제조 방법은 수지가 함침된 섬유를 이송하는 섬유 이송 단계; 상기 수지가 함침된 섬유에 자외선을 조사하는 자외선 조사 단계; 및 상기 자외선이 조사된 섬유를 라이너에 와인딩하는 섬유 와인딩 단계를 포함하되, 상기 섬유 와인딩 단계는 상기 라이너에 와인딩되는 섬유층으로 열을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수지는 베이스 수지, 광 개시제, 그리고 유기과산화물이 혼합될 수 있다.
또한, 상기 광 개시제는 0.1 내지 10중량%로 함유되고, 상기 유기과산화물은 0.1 내지 10중량%로 함유될 수 있다.
또한, 상기 베이스 수지는 열 가소성 수지일 수 있다.
또한, 상기 베이스 수지는 열 결화성 수지일 수 있다.
또한, 상기 열은 60℃ 내지 150℃일 수 있다.
또한, 상기 섬유 와인딩 단계는, 상기 라이너에 와인딩된 섬유층의 표면 온도를 측정하고, 상기 표면 온도가 기 설정된 온도 범위를 초과하는 경우, 상기 라이너를 향해 조사하는 열의 온도를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 섬유 와인딩 단계는, 상기 라이너에 와인딩된 섬유층의 두께를 측정하고, 상기 섬유층의 두께 변화에 따라 상기 열을 발생시키는 히터부와 상기 라이너에 와인딩된 섬유층의 표면이 기 설정된 거리를 유지하도록 상기 히터부를 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 섬유 와인딩 단계는 상기 라이너에 와인딩된 섬유층에 자외선을 조사하는 단계를 더 포함하며, 상기 섬유 와인딩 단계에서 조사되는 자외선의 세기는 상기 섬유 와인딩 단계에서 조사되는 자외선의 세기보다 클 수 있다.
본 발명에 따른 고압 탱크 제조 장치는 섬유가 감긴 보빈; 상기 보빈에서 이송된 섬유가 함침되는 수지를 수용하는 수지 용기; 상기 수지가 함침된 섬유가 이송되는 경로 상에 제공되며, 자외선을 조사하는 제1자외선 조사부; 상기 자외선이 조사된 섬유가 와인딩되는 라이너를 지지하는 라이너 지지부; 및 상기 라이너에 와인딩된 섬유층을 향해 열을 발생시키는 히터부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 라이너에 와인딩된 섬유층의 표면 온도를 측정하는 온도 측정부; 및 상기 온도 측정부에서 측정된 상기 표면 온도가 기 설정된 온도 범위를 초과하는 경우, 상기 히터부의 출력을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 라이너에 와인딩된 섬유층의 표면과의 사이 거리를 측정하는 거리 측정부; 및 상기 섬유층의 표면과의 사이 거리가 조절되도록 상기 히터부를 이동시키는 히터 이동부를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 거리 측정부에서 측정된 신호로부터 상기 라이너에 와인딩된 상기 섬유층의 두께를 산출하고, 상기 섬유층의 두께에 따라 상기 히터부가 상기 섬유층의 표면과 기 설정된 거리를 유지하도록 상기 히터 이동부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 라이너에 와인딩된 섬유층을 향해 자외선을 조사하는 제2자외선 조사부를 더 포함하되, 상기 제2자외선 조사부는 상기 제1자외선 조사부보다 높은 세기의 자외선을 조사할 수 있다.
본 발명에 의하면, 수지에 함침된 섬유의 이송 과정에서 자외선을 조사하고, 섬유가 라이너에 와인딩되는 동안 고온의 열을 제공하므로, 고압 탱크의 경화 시간이 단축될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 베이스 수지로 열가소성 수지가 사용되므로, 고압 탱크에 와인딩된 섬유의 재사용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고압 탱크 제조 장치를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 고압 탱크 제조 장치를 정면에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고압 탱크 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 고압 탱크 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고압 탱크 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고압 탱크 제조 장치를 간략하게 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 고압 탱크 제조 장치를 정면에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 고압 탱크 제조 장치(10)는 라이너(20)에 섬유(30)를 와인딩하여 고압 탱크를 제조한다. 실시 예에 의하면, 고압 탱크는 수소를 저장하는 수소 저장 탱크로 사용될 수 있다. 섬유(30)는 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 자일론 섬유, 비닐론 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 보론 섬유, 현무암 섬유, 그리고 셀룰로오스 섬유에서 선택될 수 있다.
고압 탱크 제조 장치(10)는 보빈(110), 이송 롤러(120, 130), 수지 용기(140), 섬유 방향 조절부(150), 제1자외선 조사부(160), 라이너 지지부(170), 그리고 히터부(180)를 포함한다.
보빈(110)은 복수 개 제공되며, 섬유(30)가 감겨 제공된다. 보빈(110)은 지지 선반(111)에 회전 가능하도록 위치한다.
이송 롤러(120, 130)는 보빈(110)과 라이너 지지부(170) 사이 구간에서 복수의 지점에 제공된다. 이송 롤러(120, 130)는 한 쌍씩 서로 마주 위치하며, 한 쌍의 이송 롤러(120, 130) 사이로 섬유(30)가 이송된다. 이송 롤러(120, 130)는 보빈(110)으로부터 라이너 지지부(170)로 이송되는 섬유(30)를 지지하고, 섬유(30)의 이송 방향을 변경한다.
수지 용기(140)는 섬유(30)의 이송 경로 상에 위치하며, 상면이 개방되고, 내부에 수지가 제공된다. 수지 용기(140)의 내부에는 함침 롤러(141)가 회전가능하도록 제공된다. 섬유(30)는 함침 롤러(141)에 의해 수지에 함침된 후 이송된다.
본 발명의 실시 예에 사용되는 수지는 베이스 수지와 광 개시제, 그리고 유기과산화물이 혼합된 용액이다.
일 예에 의하면, 베이스 수지는 열가소성 수지가 사용된다. 열가소성 수지는 아크릴계 수지가 사용되며, 아크릴계 수지는 아크릴 단량체 또는 아크릴 단량체의 혼합물, 또는 아크릴 중합체에서 선택될 수 있다. 아크릴 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 알킬 아크릴 단량체, 알킬 메타크릴 단량체, 히드록시알킬 아크릴 단량체 및 히드록시알킬 메타크릴 단량체에서 선택될 수 있다. 아크릴 단량체의 혼합물은 상기 아크릴 단량체에서 선택된 2종 이상의 혼합물일 수 있다. 아크릴 중합체는 폴리알킬 메타크릴레이트 또는 폴리알킬 아크릴레이트에서 선택될 수 있다.
다른 예에 의하면, 베이스 수지는 열경화성 수지가 사용된다. 열경화성 수지는 에폭시 수지가 사용될 수 있다. 열경화성 수지는 테트라페닐포스포늄 테트라페닐보레이트, 트리에틸 암모늄 테트라페닐보레이트 등의 테트라페닐 붕소류를 유효성분으로 하는 에폭시 수지가 사용될 수 있다.
광 개시제는 빛과 반응하여 베이스 수지를 경화시킨다. 광 개시제는 활성종의 생성 메커니즘에 따라 Type I과 Type II로 구분된다. Type I 광 개시제는 빛을 흡수하여 α또는 β-탄소 위치에서 직접적인 광분해(photo-cleavage) 과정을 겪으며 중합을 일으키는 개시 라디칼을 형성한다. Type II 광 개시제는 단량체 또는 용매 등의 주위 환경으로부터 수소 탈환(hydrogen-abstraction)에 의해 라디칼을 생성시킨다. Type I 광 개시제는 Alkyl aryl ketone계열과 α-hydroxy alkylphenone 계열을 포함한다. 광 개시제는 Type I과 Type II에서 선택될 수 있다.
유기과산화물은 분자구조에 매우 불안정한 과산화결합을 갖고 있는 (-O-O-) 유기화합물로서 반응성과 연소성이 매우 크고 자기촉진분해(Selfaccelerating decomposition)가 일어날 수 있는 열적으로 불안정한 물질이다. 열경화를 발생시키며 경화가 시작되면 점도가 급격히 상승하게 된다. 실시 예에 의하면, 유기과산물로 di-(4-tert-butylcyclohexyl)-peroxydicarbonate(BCHPC)가 사용될 수 있다. BCHPC는 백색의 유동성의 가루 형태이며, 약 40~110℃에서 반응하여 경화될 수 있다.
실시 예에 의하면, 광 개시제는 0.1 내지 10중량%로 함유되고, 상기 유기과산화물은 0.1 내지 10중량%로 함유될 수 있다. 바람직하게는 광 개시제는 2중량%로 함유되고, 상기 유기과산화물은 2중량%로 함유될 수 있다.
섬유 방향 조절부(150)는 수지 용기(140)와 라이너 지지부(170) 사이 구간에 위치하며, 섬유(30)가 관통하는 홀(151)이 형성된다. 섬유 방향 조절부(150)는 가이드 샤프트(152)를 따라 직선 이동하며, 섬유 방향 조절부(150)의 위치에 따라 라이너(20)에 와인딩되는 수지(30)의 방향이 조절될 수 있다. 섬유 방향 조절부(150)의 조절로, 섬유(30)가 라이너(20)의 원주 방향에 대해 90°에 가깝게 와인딩되는 후프(hoop) 와인딩과, 10°~82°로 와인딩되는 헬리컬(helical) 와인딩이 가능하다.
제1자외선 조사부(160)는 수지 용기(140)와 섬유 방향 조절부(150) 사이 구간에 위치하며, 라이너 지지부(170)로 이송되는 섬유(30)에 자외선을 조사한다. 실시 예에 의하면, 제1자외선 조사부(160)는 395nm 파장의 자외선을 조사하는 LED 장치가 사용될 수 있으며, 30X300nm의 조사면적과 최대 조사량 15W/cm2을 갖는다. 자외선의 조사로 섬유(30)에 함침된 수지는 겔 상태로 변한다.
라이너 지지부(170)는 라이너(20)를 지지하고, 구동부(미도시)의 구동에 의해 라이너(20)를 회전시킨다. 라이너(20)는 실린더 부위의 양측에 돔 부위가 연결된 구조로, 비금속 재질로 제공된다. 라이너(20)는 가스 투과도가 낮은 HDPE (High Density Polyethylene) 재질로 제공될 수 있다.
히터부(180)는 라이너(20)로부터 소정 거리 이격하여 위치하며, 섬유가 라이너(20)에 와인딩되는 동안 섬유층(31)의 표면을 향해 열을 제공한다. 히터부(180)는 60℃ 내지 150℃ 온도로 열을 발생시킬 수 있다.
베이스 수지로 열가소성 수지가 사용되는 경우, 섬유(30)에 도포된 수지는 히터부(180)에서 전달된 열에 의해 유동성이 높아진다. 수지의 유동성 향상은 섬유층(31)에서 섬유들 간에 수지가 혼재되어 섬유들의 결속력을 향상시킬 수 있다. 또한, 섬유층(31)의 경화 후, 다시 열을 가하면 수지(30)의 유동성이 증대되어 섬유(30)의 재사용이 가능하다.
반면, 베이스 수지로 열경화성 수지가 사용되는 경우, 섬유층(31)에 함유된 수지는 히터부(180)에서 전달된 열에 의해 신속히 경화될 수 있다. 이 경우, 섬유(30)의 와인딩과 함께 경화가 진행되므로, 섬유(30)의 와인딩 완료 후 별도의 열처리 공정이 필요하지 않아 공정 시간이 단축될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고압 탱크 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 고압 탱크 제조 장치는 온도 측정부(190), 거리 측정부(210), 히터 이동부(220), 그리고 제어부(230)를 더 포함한다.
온도 측정부(190)는 라이너(20)에 와인딩되는 섬유층(31)의 표면 온도를 측정한다. 온도 측정부(190)는 비접촉식 온도 측정 장치가 사용될 수 있다.
거리 측정부(210)는 라이너(20)에 와인딩되는 섬유층(31)의 표면과의 사이 거리를 측정한다. 섬유(30)의 와인딩 횟수가 늘어날수록 섬유층(31)의 두께가 두꺼워지는데, 거리 측정부(210)는 섬유층(31)의 두께 변화에 따른 섬유층 표면과의 사이 거리를 측정한다.
히터 이동부(220)는 라이너(20)에 와인딩된 섬유층(31)과 히터부(180)의 사이 거리가 조절되도록 히터부(180)를 이동시킨다.
제어부(230)는 라이너(20)에 와인딩되는 섬유(30)에 일정 온도의 열이 전달되도록 히터부(180)에서 발생되는 열을 제어하고, 히터부(180)와 섬유층(31)과의 사이 거리를 조절한다. 구체적으로, 제어부(230)는 온도 측정부(190)에서 전송된 섬유층(31)의 표면 온도가 기 설정된 온도 범위를 초과하는 경우, 전원(240)을 제어하여 히터부(180)에 인가되는 전력을 조절한다. 또한, 제어부(230)는 온도 측정부(190)에서 수신된 섬유층(31)의 표면 온도가 기 설정된 온도 범위를 초과하는 경우, 히터 이동부(220)를 제어하여 히터부(180)와 섬유층(31)과의 사이 거리를 조절한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 고압 탱크 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 고압 제조 장치는 제2자외선 조사부(250)를 더 포함한다. 제2자외선 조사부(250)는 라이너(20)에 와인딩되는 섬유층(31)으로 자외선을 조사한다. 제2자외선 조사부(250)는 제1자외선 조사부(160)보다 높은 출력으로 자외선을 조사한다. 제2자외선 조사부(250)에서 조사된 자외선은 섬유(30)가 라이너(20)에 와인딩되는 동안, 섬유층(31)을 경화시킨다. 섬유층(31)은 히터부(180)에서 전달된 열과 제2자외선 조사부(250)에서 전달된 자외선에 의해 높은 결속력으로 경화될 수 있다.
이하, 상술한 고압 탱크 제조 장치를 이용하여 고압 탱크를 제조하는 방법에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고압 탱크 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 고압 탱크 제조 방법은 섬유 이송 단계(S10), 자외선 조사 단계(S20), 그리고 섬유 와인딩 단계(S30)를 포함한다.
섬유 이송 단계(S10)는 보빈(110)에 감긴 섬유(30)를 풀어 라이너(20) 측으로 이송한다. 섬유(30)는 복수의 지점에 배치된 이송 롤러(120, 130)에 지지되고, 이송 방향이 변경되면서 라이너(20) 측으로 이송된다. 이송 과정에서 섬유(30)는 수지 용기(140)에 담긴 수지에 함침된다.
자외선 조사 단계(S20)는 섬유(30)의 이송 과정에서 수지에 함침된 섬유(30)에 자외선을 조사한다. 자외선 조사는 섬유(30)가 라이너(20)에 와인딩되기 전에 진행된다. 자외선의 조사로 섬유(30)에 함침된 수지는 겔 상태로 변한다.
섬유 와인딩 단계(S30)는 자외선이 조사된 섬유(40)를 라이너(20)에 와인딩한다. 섬유 와인딩 단계(S30)는 후프 와인딩 공법과 헬리컬 와인딩 공법 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 섬유(30)가 와인딩될 수 있다.
섬유 와인딩 단계(S30)는 섬유(30)가 라이너(20)에 와인딩되는 동안 히터부(180)에서 고온의 열을 섬유층을 향해 조사한다. 히터부(180)는 70℃ 내지 100℃의 열을 발생시킬 수 있다. 바람직하게 히터부(180)는 85℃의 열을 발생시킬 수 있다.
섬유 와인딩 단계(S30)는, 온도 측정부(190)를 통해 라이너(20)에 와인딩된 섬유층(31)의 표면 온도를 측정하고, 상기 표면 온도가 기 설정된 온도 범위를 초과하는 경우, 제어부(230)가 전원(240)을 제어하여 히터부(180)에서 발생되는 온도를 조절할 수 있다.
섬유 와인딩 단계(S30)는, 거리 측정부(210)에서 측정된 섬유층(31)의 표면과의 사이 거리 신호가 제어부(230)에 전송되며, 제어부(230)는 수신된 신호를 통해 섬유층(31)의 두께를 산출한다. 제어부(230)는 라이너(20)에 와인딩된 섬유층(31)의 표면 온도가 기 설정된 온도 범위를 초과하는 경우, 히터 이동부(220)를 제어하여 히터부(180)와 섬유층(31)과의 사이 거리를 조절한다.
다른 실시 예에 의하면, 섬유 와인딩 단계(S30) 제2자외선 조사부(250)에서 라이너(20)에 와인딩된 섬유층(31)으로 자외선을 조사한다. 제2자외선 조사부(250)에서 조사되는 자외선을 세기는 제1자외선 조사부(160)에서 조사되는 자외선의 세기보다 크다. 제2자외선 조사부(250)에서 조사되는 자외선은 높은 출력으로 섬유층(31)에 침투하여 섬유층(31)을 신속하게 경화시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
10: 고압 탱크 제조 장치
110: 보빈
120, 130: 이송 롤러
140: 수지 용기
150: 섬유 방향 조절부
160: 제1자외선 조사부
170: 라이너 지지부
180: 히터부

Claims (13)

  1. 수지가 함침된 섬유를 이송하는 섬유 이송 단계;
    상기 수지가 함침된 섬유에 자외선을 조사하는 자외선 조사 단계; 및
    상기 자외선이 조사된 섬유를 라이너에 와인딩하여 섬유층을 형성하는 섬유 와인딩 단계를 포함하되,
    상기 수지는 열가소성 수지, 광 개시제, 그리고 유기과산화물을 포함하고,
    상기 열가소성 수지는 아크릴계 수지이고, 상기 광 개시제는 0.1 내지 10중량%로 함유되고, 상기 유기과산화물은 0.1 내지 10중량%로 함유되며,
    상기 아크릴계 수지는 아크릴 단량체, 상기 아크릴 단량체의 혼합물, 그리고 아크릴 중합체에서 선택되며,
    상기 아크릴 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 알킬 아크릴 단량체, 알킬 메타크릴 단량체, 히드록시알킬 아크릴 단량체 및 히드록시알킬 메타크릴 단량체에서 선택되고,
    상기 아크릴 단량체의 혼합물은 상기 아크릴 단량체에서 선택된 2종 이상의 혼합물이고,
    상기 아크릴 중합체는 폴리알킬 메타크릴레이트 또는 폴리알킬 아크릴레이트에서 선택되며,
    상기 섬유 와인딩 단계는
    상기 자외선이 조사된 섬유가 상기 라이너에 와인딩되는 동안, 상기 라이너에 와인딩된 섬유층으로 열을 조사하여 열처리 공정을 완료하는 단계를 포함하는 고압 탱크 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 열은 60℃ 내지 150℃인 고압 탱크 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 섬유 와인딩 단계는,
    상기 라이너에 와인딩된 섬유층의 표면 온도를 측정하고, 상기 표면 온도가 기 설정된 온도 범위를 초과하는 경우, 상기 라이너를 향해 조사하는 열의 온도를 제어하는 단계를 더 포함하는 고압 탱크 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 섬유 와인딩 단계는,
    상기 자외선이 조사된 섬유가 상기 라이너에 와인딩되는 동안, 상기 라이너에 와인딩된 섬유층의 두께 변화를 측정하고, 상기 섬유층의 두께 변화에 따라 상기 열을 발생시키는 히터부와 상기 라이너에 와인딩된 섬유층의 표면이 기 설정된 거리를 유지하도록 상기 히터부를 이동시키는 단계를 더 포함하는 고압 탱크 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 섬유 와인딩 단계는
    상기 라이너에 와인딩된 섬유층에 자외선을 조사하는 단계를 더 포함하며,
    상기 섬유 와인딩 단계에서 조사되는 자외선의 세기는 상기 섬유 와인딩 단계에서 조사되는 자외선의 세기보다 큰 고압 탱크 제조 방법.
  10. 섬유가 감긴 보빈;
    상기 보빈에서 이송된 섬유가 함침되는 수지를 수용하는 수지 용기;
    상기 수지가 함침된 섬유가 이송되는 경로 상에 제공되며, 자외선을 조사하는 제1자외선 조사부;
    상기 자외선이 조사된 섬유가 와인딩되는 라이너를 지지하는 라이너 지지부; 및
    상기 라이너에 와인딩된 섬유층을 향해 열을 발생시키는 히터부를 포함하되,
    상기 수지는 열가소성 수지, 광 개시제, 그리고 유기과산화물을 포함하고,
    상기 열가소성 수지는 아크릴계 수지이고, 상기 광 개시제는 0.1 내지 10중량%로 함유되고, 상기 유기과산화물은 0.1 내지 10중량%로 함유되며,
    상기 아크릴계 수지는 아크릴 단량체, 상기 아크릴 단량체의 혼합물, 그리고 아크릴 중합체에서 선택되며,
    상기 아크릴 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 알킬 아크릴 단량체, 알킬 메타크릴 단량체, 히드록시알킬 아크릴 단량체 및 히드록시알킬 메타크릴 단량체에서 선택되고,
    상기 아크릴 단량체의 혼합물은 상기 아크릴 단량체에서 선택된 2종 이상의 혼합물이고,
    상기 아크릴 중합체는 폴리알킬 메타크릴레이트 또는 폴리알킬 아크릴레이트에서 선택되며,
    상기 히터부는 상기 자외선이 조사된 섬유가 상기 라이너에 와인딩되는 동안, 상기 라이너에 와인딩된 섬유층을 향해 열을 발생시켜 상기 섬유층의 열처리 공정을 완료하는 고압 탱크 제조 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 라이너에 와인딩된 섬유층의 표면 온도를 측정하는 온도 측정부; 및
    상기 온도 측정부에서 측정된 상기 표면 온도가 기 설정된 온도 범위를 초과하는 경우, 상기 히터부의 출력을 제어하는 제어부를 포함하는 고압 탱크 제조 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 라이너에 와인딩된 섬유층의 표면과의 사이 거리를 측정하는 거리 측정부; 및
    상기 섬유층의 표면과의 사이 거리가 조절되도록 상기 히터부를 이동시키는 히터 이동부를 더 포함하되,
    상기 제어부는 상기 거리 측정부에서 측정된 신호로부터 상기 라이너에 와인딩된 섬유층의 두께 변화를 산출하고, 상기 라이너에 와인딩된 섬유층의 두께 변화에 따라 상기 히터부가 상기 섬유층의 표면과 기 설정된 거리를 유지하도록 상기 히터 이동부를 제어하는 고압 탱크 제조 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 라이너에 와인딩된 섬유층을 향해 자외선을 조사하는 제2자외선 조사부를 더 포함하되,
    상기 제2자외선 조사부는 상기 제1자외선 조사부보다 높은 세기의 자외선을 조사하는 고압 탱크 제조 장치.
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