KR102475598B1 - 난연성과 부착력이 강화된 frp 보강근 제조장치 - Google Patents

난연성과 부착력이 강화된 frp 보강근 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 난연성과 부착력이 강화된 FRP 보강근 제조장치에 관한 것으로써, 난연성 수용액 및 강화섬유, 표면 보호막, 부착력 증가재를 포함하고 또한 섬유 받침대 및 수지함침 함, 표면 보호기, 제1 건조기, 성형기, 도포기, 부착기, 제2 건조기, 냉각기, 인발기, 절단기, 정리기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 따르면 FRP 보강근이 화재 노출 시 부여된 난연성능으로 화염의 전이를 사전에 차단하여 화재의 2차 피해를 예방할 수 있고, 콘크리트와 같은 구조물 속에 철근 대용으로 사용 시 부착력이 증가되어 내구성이 향상되며 또한, FRP 보강근 제조 시 강화섬유 원사 묶는 방식을 개선하여 제조공정의 연속성과 성형장비의 공간축소 및 유지관리의 개선효과가 있다.

Description

난연성과 부착력이 강화된 FRP 보강근 제조장치{FRP reinforcing bar manufacturing device with enhanced flame retardancy and adhesion}
본 발명은 난연성과 부착력이 강화된 FRP(Fiber Reinforced Plastics : 섬유강화 플라스틱) 보강근 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 난연성능을 구현하는 성분으로 사용되는 무기계 광물의 분말 및 세골재와 유기계 분말을 FRP 보강근 제조공정 단계에서부터 포함시킴으로써 FRP 보강근에 반영구적인 난연특성이 부여되고, 콘크리트와 같은 구조물 속에 철근 대용으로 사용 시 난연재료의 거친표면 형상과 콘크리트와의 부착력 강화로 내구성이 향상되는 FRP 보강근을 보다 효율적으로 생산할 수 있는 난연성과 부착력이 강화된 FRP 보강근 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 난연성 섬유강화 플라스틱(FRP)을 제조하는 방법에서 사용되는 수지는 메틸올기를 포함하는 열경화성 수지의 형태로 시판되고 있는데, 이러한 메틸올기를 포함하는 열경화성 수지는 페놀 수지나 멜라민 수지를 포름알데히드에 적정비율로 반응시켜 제조된다.
시판되는 메틸올기를 포함하는 열경화성 수지는 120~180℃ 에서 10~45kgf/cm2 의 압력 이상으로 가압함으로써 성형이 가능하며, 생활용품으로는 펄프, 셀룰로우즈 등을 필러로 하여 그릇이나 화장판 또는 PCB 기판 등의 성형에 사용되고, 건축용으로는 유리섬유(Glass fiber), 화강암 섬유(Basalt Fiber), 탄소섬유(Carbon fiber), 규소섬유(Silica fiber), 아라미드 섬유(Aramid fiber), 보론섬유(Boron fiber), 나일론계 섬유(Nylon-based fiber)를 주재료로하여 사용하고 있다.
이러한 수지를 난연화하기 위해 일반적으로 사용되는 난연재는 크게 할로겐이나인 또는 아민류를 포함하는 유기계 난연재와 무기질을 주성분으로 하는 무기계 난연재로 나뉘며 기존의 방법에 사용되는 난연재료로는 국내 여러특허에 공개된 무기계 암모늄 포스페이트 및 실리카, 알루미나, 구아니딘, 탄산수소나트륨, 석고, 산화 알루미늄, 탄산칼슘, 산화규소, 산화마그네슘, 염화마그네슘 등이 적정비율로 제조되어 생활용품 및 건설자재로 사용되고 있으나, 국가기술표준원의 시험기준(KS M 3015 : 2003(A법))인 내연성 시험에서 난연성 판정이나 국토해양부고시(제2009-866호)의 "건축물 내부마감재료의 난연성능 기준" 의 기준을 상회하는 예는 없었으며 특히, FRP 보강근과 같이 건설부분에서 사용되는 자재의 난연기능이 포함되는 제품은 없었다.
또한, FRP 보강근 제조 시 다수개의 섬유(원사)를 하나로 묶는(Braiding) 단계, 수지를 함침하는 단계, 1차 열경화 처리단계, 가압하여 성형하는 단계, 2차 열경화 처리단계, 냉각단계, 절단 및 포장단계 중 묶는(Braiding) 단계에서 묶는 실이 소진될 때 새로운 것으로 교체하는 동안 전체 공정을 일시 중지해야 하는 번거로움과 가압하여 성형하는 장비가 복잡하여 유지관리에 어려움이 있었다.
국내 등록특허 제 10-0756646호 국내 공개특허 제 10-2001-0020511호 국내 공개특허 제 10-2005-0117711호 국내 등록특허 제 10-1049879호 국내 등록특허 제 10-0766954호 국내 공개특허 제 10-2007-0117789호
FRP 보강근 구조설계 지침(한국 콘크리트 학회 2019. 03) page-28
본 발명은 상기와 같이 언급한 "건축물 내부 마감재료의 난연성능기준"을 충족하고 난연재료를 통한 콘크리트와의 부착력이 강화되는 FRP 보강근 제조 시 중단 없는 연속성과 성형을 단순화한 제조장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 다수개의 강화섬유를 올려놓을 수 있도록 구비된 섬유 받침대와
상기 섬유 받침대에서부터 시작하는 강화섬유를 난연성 수용액에 함침할 수 있도록 구비된 수지함침 함과
상기 수지함침 함을 통하여 난연성 수용액이 도포되어 봉 형태로 모아지는 강화섬유를 인출방향과 같은 방향에서 표면 보호막으로 강화섬유 외주면을 감싸는 표면 보호기와
상기 표면 보호기를 통하여 인출되는 FRP 보강근을 급속 건조하는 제1 건조기와
상기 제1 건조기에서 급속 건조된 봉 형태의 FRP 보강근 외주면을 성형하는 성형기와
상기 성형기를 통하여 성형된 FRP 보강근 외주면에 난연성 수용액을 도포하는 도포기와
상기 도포기를 통하여 난연성 수용액이 도포된 FRP 보강근 외주면에 부착력 증가재를 부착시키는 부착기와
상기 부착기를 통하여 부착력 증가재가 부착된 FRP 보강근을 최종 열 건조하여 경화시키는 제2 건조기와
상기 제2 건조기를 통하여 열 건조된 FRP 보강근을 냉각하는 냉각기와
상기 냉각기를 통하여 냉각된 FRP 보강근을 인발하는 인발기와
상기 인발된 FRP 보강근을 길이에 따라 절단하는 절단기와
상기 절단기를 통하여 절단된 FRP 보강근을 포장할 수 있도록 한곳에 모을 수 있는 정리기를 포함하고
상기 성형기는 제1 건조기에서 성형이 가능하도록 봉형태로 급속 건조된 FRP 보강근 외주면에 볼록 및 오목 형태의 나선형으로 성형할 수 있는 중공관 회전형 성형기 또는 괘도 인발형 성형기와
상기 절단기는 소음 및 분진발생 저감과 다수개를 동시에 자를 수 있는 레이져 또는 원형톱을 포함하는 것을 특징으로 한다.
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또한, 상기 받침대는 올려놓은 강화섬유가 감소되는 무게에 따라 반응하여 교체시기를 알려주는 무게반응 센써가 포함된 것을 제공한다.
또한, 상기 수지함침 함은 난연성 수용액 제조 시 열경화성 수지와 난연제가 진동에 의하여 효과적으로 혼합되도록 하는 초음파 진동기와 열에 의하여 난연성 수용액이 효과적으로 유동되도록 하는 가열판이 포함되는 것을 제공한다.
또한, 상기 표면 보호기는 강화섬유 인출선을 중심으로 횡방향 원회전을 하지 않고 일측면에 고정되어 롤 형태의 망 또는 막으로 강화섬유 인출선 방향으로 표면적을 감싸는 것을 제공한다.
또한, 상기 제1내지 제2 건조기는 전자파 1.5~3.0GHz의 극초단파를 생성하여 50~100℃ 에서 건조하는 Microwave형 또는 전기열선을 이용하여 50~100℃ 에서 건조하는 열선형을 포함한다.
또한, 상기 제1내지 제2 건조기 내에서 FRP 보강근을 건조시킬 때 발생하는 가스를 제거할 수 있도록 외부면에 설치되는 공기 정화기를 포함하는 것을 제공한다.
또한, 상기 중공관 회전형 성형기 또는 괘도 인발형 성형기는 봉형태의 FRP 보강근 외주면을 성형할 수 있도록 FRP 보강근 외주면과 맞닿는 부분에 볼록 및 오목 형태의 나선형 금형이 되어 있는 것을 제공한다.
또한, 상기 초음파 진동기 진동 주파수는 10~60kHz와 진동출력 200W~1,800W로 출력하는 것을 제공한다.
또한, 상기 가열판은 히터출력 200W~1,500W로 출력하는 것을 제공한다.
또한, 상기 공기 정화기는 물을 담을 수 있는 분리수조를 내장하는 하부 하우징과 상기 하부 하우징과 결합되고 내부에 다수개로 공간이 분리되는 분리판을 구비한 상부 하우징과 상기 상, 하부 하우징 내부로 가스를 유입할 수 있도록 하는 유도 흡입구와 상기 유도 흡입구로 유입된 가스를 분리수조 바닥에 위치하고 초음파 진동으로 물을 진동시켜 가스를 물에 흡착될 수 있도록 하여 가스를 필터링하는 다수개의 초음파 물필터와 상기 초음파 물필터로 1차 정화된 공기를 상부 하우징 외부로 배출전 탄소나노 필터로 구성되는 2차 필터와 상기 정화된 공기를 상부 하우징 외부로 최종 배출시키는 송풍기를 포함하여 제공한다.
또한, 상기 강화섬유가 FRP 보강근이 되는 과정은 섬유 받침대에서 시작하여 수지함침 함을 경유하고 표면 보호기를 통과하여 제1 건조기, 성형기, 도포기, 부착기, 제2 건조기, 냉각기, 인발기, 절단기, 정리기 순으로 생산되는 난연성과 부착력이 강화된 FRP 보강근 제조장치를 제공한다.
본 발명에 따른 난연성과 부착력이 강화된 FRP 보강근 제조장치는 FRP 보강근이 화재에 노출 시 이산화탄소와 물이 발생하여 산소공급을 차단하므로써 연소를 최소화하여 2차 피해를 사전에 예방할 수 있으며, 콘크리트와 같은 구조물 속에 철근 대용으로 사용 시 난연재료의 거친 표면으로 콘크리트와의 부착력이 향상되며 또한, 보강근 제조 시 강화섬유 원사를 하나로 묶는 방식을 개선하여 제조공정의 중단 없는 연속성과 성형장비를 단순화하여 공간축소 및 유지관리가 개선되는 효과가 있다.
도 1 내지 2는 본 발명의 실시예에 따른 부착력 증가재가 없는 시제품의 난연성능 자체 실험사진
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 강화섬유를 올려놓은 섬유 받침대 사시도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 난연성 수용액을 담는 수지함침 함 사시도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 난연성 수용액이 함침된 강화섬유의 외부를 표면 보호막으로 감싸는 표면 보호기 사시도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 표면 보호막이 도포된 FRP 보강근을 1차 경화시킨 후 성형하는 과정 및 Type별 성형기 사시도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 도포기 및 부착기로 접착재를 바른 후 부착력 증가재를 부착하는 사시도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 FRP 보강근을 절단하는 과정 및 Type별 절단기 사시도
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공기정화기 분리 사시도
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 공기정화기 단면도
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
그러나, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1 내지 2는 본 발명의 실시예에 따른 부착력 증가재(F40)가 없는 시제품의 난연성능 자체 실험사진으로써, 사진과 같이 강화섬유(F10)에 열경화성 수지 및 난연제, 점도 조절제를 혼합한 난연성 수용액(F20)을 함침시킨 후 경화시켜 생산된 FRP보강근에 무기계 불연재인 부착력 증가재(F40)를 배제하고 화염으로 난연실험을 하는 것으로써, 열경화성 수지와 섞은 순수 난연재만으로도 난연성능이 부여된 것을 보여주는 것이며, 도 1은 왼쪽 검은색의 본 발명 시제품과 오른쪽 기성제품을 화염 방사기로 2분간 동일한 조건으로 태운 후 도 2와 같이 화염을 제거했을 때 화염의 잔량이 없는 것을 보여주는 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 강화섬유(F10)를 올려놓은 섬유 받침대(10) 사시도로써, 받침판(11), 완충재(12), 무게반응 쎈서(13)를 포함하며 수개의 병렬 또는 직렬로 정렬하여 사용한다.
먼저 강화섬유(F10)는 수개의 원사가 하나로 합쳐져 롤 형태로 사용되는 실을 받침판(11) 상판에 수개를 올려놓고 각각의 실을 다시 하나로 합쳐 FRP보강근의 굵기가 되도록 준비한다.
상기 받침판(11)은 강화섬유(F10)가 올려 놓일 수 있는 면적의 상판과 서로 맞대어 한쌍으로 이루어지는 하판으로 구성되고 일정높이 판 사이 각 모서리부에 완충재(12)를 설치하여 강화섬유(F10)의 무게에 따라 변화될 수 있도록 구성된 것이다.
또한, 무게반응 쎈서(13)는 받침판(11)의 상판과 하판에 각각 서로 접지되도록 중앙부에 설치하고 전기 신호처리 되는 것으로써, 받침판(11) 상판에 놓여져 소진되는 강화섬유(F10)가 가벼워져 압축된 완충재(12)가 이완되어 상판이 위로 올라갈 때 접지가 분리되어 불빛 또는 소리 등으로 강화섬유(F10)의 교체시기를 알려주는 기능으로 종래와 같이 작업자가 적당한 시간에 수시로 오고가며 확인하여 교체하는 것을 사전에 예방할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 난연성 수용액(F20)을 담는 수지함침 함(20) 사시도로써, 초음파 진동기(21), 가열판(22), 방향 롤(23)을 포함한다.
먼저 난연성 수용액(F20)은 열경화성 수지 100.0중량%에 난연제 5.0~30.0중량%와 점도 조절제 1.0~10.0중량%를 혼합한 것이다.
상기 난연제는 탄산칼슘 50.0~80.0중량%, 염화마그네슘 0.5~2.0중량%, 탄산수소나트륨 10.0~30.0중량%, 제1인산암모늄 10.0~30.0중량%, 황산나트륨 0.2~2.5중량%, 유리분말 10.0~30.0중량%, 화강암 분말 10.0~30.0중량%, 탄소분말 10.0~30.0중량%, 규소분말 10.0~30.0중량% 및 풀루란(Pullulan)50.0~80.0중량% 또는 스타치(Starch)40.0~70.0중량%으로 이루어진 그룹에서 하나 이상으로 선택되어 제공되는 것으로써, 그중 탄산칼슘(Calcium carbonate, CaCO3)은 탄산이온과 칼슘이온이 만나 생성되는 흰색 물질로 탄산 석회라고도 하며, 지구상에 존재하는 대부분의 이산화 탄소(CO2)는 탄산 칼슘의 형태로 존재한다. 공기와 차단한 상태에서 탄산 칼슘을 섭씨 900도 이상의 고온에서 가열하면 이산화 탄소가 빠져 나가면서 산화 칼슘(CaO)이 생성된다.
또한, 염화마그네슘(MgCl2)은 탄산칼슘과 같이 열에 노출이 될 경우 산화 마그네슘 (magnesium oxide, MgO)을 생성하며 끓는 점이 3,600℃로 매우 높아 화염의 전이를 차단하는데 효과를 가지고
또한, 탄산수소나트륨(NaHCO3)은 보통 Baking soda라고 하며 가열하면 탄산나트륨, 물, 이산화탄소로 분해되고 제1종 분말 소화약재로도 사용되며 270℃ 에서 분해될 경우 2NaHCO₃→ Na₂CO₃+H₂O+CO₂+Q(-30.3kcal), 850℃ 에서 분해될 경우 2NaHCO₃→ Na₂O+H₂O+2CO₂+Q(-104.4kcal)의 반응을 각각 일으켜 물과 이산화탄소를 생성하여 산소를 차단하고 흡열반응을 일으켜 온도를 낮춰 불을 끄는 효과가 있으며
또한, 제1인산암모늄은 단원형 NH4H2P04 및 디베이직(NH4)2HP04, 형태, 물에 용해되는 백색 결정성 고체의 두 가지 형태로 암모니아와 인산 사이의 반응의 산물이다. 암모늄 인산염은 중요한 비료로 사용되기도 하나 소화기의 소화약재 등으로 사용되기도 하는 대표적인 난연제이다.
또한, 황산나트륨(Na2SO4)은 나트륨의 황산염로 무색의 결정이다. 공업적으로 비스코스 인견(人絹)제조 때에 사용되는 방사욕 속의 황산나트륨을 4∼7℃로 냉각하여 결정을 석출시키고 분리·탈수하여 제품화하며 용도는 유리, 황화나트륨, 염료 등의 제조에 사용된다.
또한, 유리분말 및 화강암 분말, 규소분말은 대표적인 무기계 불연 소재들로 적정한 비율로 혼합하여 사용 시 난연성능을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 탄소는 열에 의해 함유하고 있는 물과 산화 화합물이 가스로 방출되고, 그 결과 비늘조각 모양의 흑연이 팽창하여 열이나 화학품에 안정된 층을 형성함에 따라 고체상 다공성 Char(탄화코어) 방식으로 난연 효과를 구현한다.
즉, 탄소는 연기 발생을 대부분 억제할 뿐만 아니라 팽창된 탄소층이 절연층으로 작용해 열의 이동을 방해하여, 저발연성 효과를 구현한다.
또한, 풀루란(Pullulan)은 스타치(Starch)를 원료로 하고 흑효모의 일종인 Aureobasidium Pullulans 을 배양하여 얻어지는 Maltotriose가 규칙적으로 결합한 천연 다당류로 무미 무취의 백색 분말로써 이것을 태우면 이산화탄소와 물이될 뿐 다른 유독가스는 나오지 않으며, 폐기물로 되었을 때에도 흙 속에 있는 미생물의 영양원으로 서서히 분해되므로 플래스틱과 같은 산업폐기물을 남기지 않는다.
상기와 같이 기술된 난연제들을 열경화성 수지에 적정량을 혼합하여 난연성능이 극대화 되는 난연성 수용액(F20)을 제공하는 것이다.
그리고 상기 수지함침 함(20)은 초음파 진동기(21), 가열판(22), 방향 롤(23)로 구성되는 것으로 난연성 수용액(F20)을 담을 수 있는 개방 또는 폐합된 용기를 제공한다.
또한, 초음파 진동기(21)는 가능한 수지함침 함(20) 바닥면에 설치되어 진동 주파수는 10~60kHz와 진동출력 200W~1,800W로 출력하여 난연성 수용액(F20) 제조 시 열경화성 수지와 난연제가 진동에 의하여 효과적으로 혼합되도록 하는 기능을 제공하는 것으로 필요에 따라 수개를 설치하여 사용한다.
또한, 가열판(22)도 가능한 수지함침 함(20) 바닥면에 설치되어 전기를 사용하는 것으로 히터출력 200W~1,500W로 출력하여 열에 의하여 난연성 수용액(F20)이 효과적으로 유동되도록 하는 기능을 제공한다.
또한, 방향 롤(23)은 강화섬유(F10)가 수용액에 함침이 잘되도록 가능한 수지함침 함(20) 바닥면에 설치되어 유도되는 방향을 변화시키는 기능을 제공한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 난연성 수용액(F20)이 함침된 강화섬유(F10)를 표면 보호막(F30)으로 외부를 감싸는 표면 보호기(30) 사시도로써, 표면 보호막(F30)과 표면 보호기(30)를 포함한다.
상기 표면 보호막(F30)은 강화섬유(F10) 외주면을 감싸서 성형기(50또는 51)로 성형할 때 압력에 의하여 원사가 흐트러지는 것을 방지하고 성형 시 표면이 고르게 표현될 수 있도록 망 또는 막을 롤형태로 제공한다.
또한, 표면 보호기(30)는 사각 유입구(31) 및 원형 유출구(32)를 포함하고 소정의 두께가 있는 표면 보호기(30) 내부에서 사각형에서 원형으로 변화되는 금형으로 제작된 것으로 제공되고
상기 일측 상단에는 망 또는 막 형태의 표면 보호막(F30)이 롤형태로 탈착이 가능하게 설치되고 강화섬유(F10)를 FRP 보강근(F50-1) 형태로 형상 변형시키는 것으로써, 수지함침 함(20)을 거쳐 평평한 면형태의 강화섬유(F10)를 표면 보호막(F30)의 시작면이 인출방향과 동일한 방향으로 풀어져 표면 보호기(30) 유입구(31)로 들어가지 전 강화섬유(F10) 상면에 포개어 도포되고 유출구(32)를 통하여 원형의 FRP 보강근(F50-1) 형태로 인출하는 기능을 한다.
또한, 상기와 같이 망 또는 막을 롤형태로 사용하면 강화섬유(F10) 인출선을 중심으로 횡방향 원회전을 하지 않고 표면 보호기(30)일측 상단에 고정되어 강화섬유(F10) 인출선 방향으로 표면적을 감쌀수가 있어 종래의 실을 회전하여 묶는(Braiding) 단계에서 묶는 실이 소진될 때 새로운 것으로 교체하는 동안 전체 공정을 일시 중지해야 하는 번거로움을 해소 할 수 있으며, 작업이 중단되는 동안 건조기에 들어간 FRP 보강근이 열에 노출되는 시간이 일정하지 못하여 생기는 품질불량을 사전에 예방할 수 있는 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 표면 보호막(F30)이 도포된 FRP 보강근 (F50-1)을 1차 경화시킨 후 성형하는 과정 및 Type별 성형기 사시도로써, 제1 건조기(40), 중공관 회전형 성형기(50)또는 괘도 인발형 성형기(51)를 포함한다.
상기 제1 건조기(40)은 제2 건조기(80)와 동일한 것으로써, 건조기 내부를 사전에 가열하여 온도를 유지하지 않고 작업 시작과 동시에 바로 FRP 보강근(F50-1, 5)을 가열할 수 있도록 전자파 1.5~3.0GHz의 극초단파를 생성하여 50~100℃ 에서 건조하는 Microwave형이 제공되거나 다수개를 동시에 건조시키거나 FRP 보강근 외주면에 증가재, 강화재 등을 도포하여 사용할 경우 전기열선을 이용하여 50~100℃ 에서 건조하는 열선형을 제공한다.
상기 중공관 회전형 성형기(50)는 회전 가압식으로 제1 건조기(40)에서 1차 표면만 건조된 봉 형태의 FRP 보강근(F50-2)을 중공관(50-2) 내부로 통과시켜 성형할 수 있도록 FRP 보강근(F50-2) 외주면과 맞닿는 부분에 볼록 및 오목 형태의 나선형 금형이 되어 있는 것으로 인발기(100)에서 인발되는 속도에 따라 회전수를 조절할 수 있으며 중공관(50-2) 외주면이 나사산 형태의 기어로 되어 있어 중공관(50-2) 상면에 직각방향으로 결합되는 웜기어(50-1)가 모터에 의하여 원회전 할때 작동된다.
상기 모터에 의한 웜기어(50-1)의 속도를 빠르게 조정하면 FRP 보강근(F50-3)의 나사형태 간격이 길게 늘어지게 형성되고 속도를 느리게 적용하면 나사형태의 간격이 촘촘하게 형성된다.
상기와 같이 FRP 보강근(F50-2)에 나사형태를 성형하면 부착력 증가재를 더하지 않아도 콘크리트와의 부착력이 증대되어 보다 견고한 구조물을 만들 수 있는 것이다.
괘도 인발형 성형기(51)은 FRP 보강근(F50-2)을 중심으로 여러마디가 한줄로 이루어진 압축기가 서로 맞대어 한쌍을 이루는 것으로 FRP 보강근(F50-2) 외주면과 맞닿는 부분에 볼록 및 오목 형태의 나선형 금형이 되어 있고 괘도 회전 시 FRP 보강근(F50-2)을 인발하면서 서로 맞닿는 마디로 가압하여 성형하는 것이다.
상기와 같은 괘도 인발형 성형기(51)를 사용하면 종래의 수직 가압형 성형기 보다 인발작업을 멈추지 않고 연속적으로 성형을 할 수 있어 보다 효율적인 작업을 수행할 수 있는 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 도포기(60) 및 부착기(70)로 접착재를 바른 후 부착력 증가재(F40)를 부착하는 사시도로써, 도포기(60), 접착롤러(61), 부착기(70)를 포함한다.
상기 도포기(60)는 접착재로 사용되는 난연성 수용액(F(20)을 담는 용기로써 성형기를 통하여 성형된 FRP 보강근(F50-3)에 일정량을 뿌려주는 기능을 하고
접착롤러(61)는 FRP 보강근(F50-3)에 뿌려진 난연성 수용액(F21)을 FRP 보강근(F50-3) 외주면에 고르게 도포되도록 FRP 보강근(F50-3)을 중심으로 한쌍으로 이루어져 FRP 보강근(F50-3) 진행 역방향으로 회전하며 도포하는 기능을 갖는다.
또한, 부착기(70)는 부착력 증가재(F40)을 담는 용기로써 상기 접착롤러(61)를 통하여 난연성 수용액(F21)이 도포된 FRP 보강근(F50-4)이 부착기(70)의 유입구(71) 및 유출구(72)를 통과할 때 점성이 높은 수용액에 부착력 증가재(F40)가 부착되는 것이다.
상기와 같이 부착력 증가재(F40)를 부착하여 경화시키면 난연성 수용액을 사용하여 난연성을 높인 FRP보강근(F50-3)에 불연성 무기계인 부착력 증가재(F40)가 더해져 보다 난연성 이 강화된 FRP 보강근(F50-6)을 만들 수 있는 것이다.
또한, 상기 비특허문헌에 언급된 4.3.2 균열에서 FRP 보강근과 콘크리트와의 휨부착계수(kb)는 실험으로 규정되어 있으며 "실험데이터가 없는 경우 규사코팅 FRP 보강근은 0.8, 이형 FRP 보강근 1.0, 그 외 보강근은 1.4를 적용할 수 있다."로 되어 있으나, 상기 규사코팅 FRP 보강근은 표면이 요철이 없는 원형 봉강형태를 이루고 있어 본 발명에 의한 FRP 보강근을 철근대용으로 콘크리트에 사용 시 FRP 보강근의 둘레를 볼록 및 오목의 표면 요철로 증대시키고 부착력 증가재(F40)로 코팅하면 표면증대로 인한 부착력 증가로 종래의 규사코팅 FRP 보강근 0.8 보다 낮은 값을 얻을 수 있어 보다 부착력이 강화된 FRP 보강근(F50-6)을 만들 수 있는 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 FRP 보강근(F50-6)을 절단하는 과정 및 Type별 절단기 사시도로써, 레이져 절단기(110) 또는 원형톱(111), 정리기(120)를 포함한다.
상기 레이져 절단기(110)는 FRP 보강근(F50-6) 절단 시 소음 및 분진발생이 적어 생산시설 주변에 소음으로 인한 민원발생의 저감효과를 기대할 수 있으며 정확한 길이의 절단면을 얻을 수 있으며
원형톱(111)은 크기를 키우면 다수개를 동시에 절단할 수 있는 기능이 있다.
상기 정리기(120)은 절단된 FRP 보강근(F50-6)을 포장하기 쉽도록 한곳으로 모으는 기능한다.
도 9 내지 10은 본 발명의 실시예에 따른 공기정화기(40A) 분리도 및 단면 사시도로써, 상부 하우징(41A), 송풍기(41A-1), 2차필터(41A-2), 유도흡인구(41A-3), 하부 하우징(42A), 초음파 물필터(42A-1)를 포함한다.
상기 상부 하우징(41A)은 제1 건조기(40) 및 제2 건조기(80) 유출부에서 발생하는 가스를 흡입하는 유도흡인구(41A-3)와 하부 하우징(42A)의 분리 수조벽과 같이 분리된 공간을 조성하는 분리판과 정화된 공기를 외부를 최종 배출전 정화하는 2차필터(41A-2)와 정화된 공기를 정화기 외부로 배출하는 송풍기(41A-1)가 결합되어 제공되고,
상기 하부 하우징(42A)은 일정높이로 물을 담을 수 있는 분리수조가 다수개 내장되고 각각의 분리수조 바닥에 설치되어 채워진 물에 진동을 가하면 물의 유동성 향상과 기포를 만드는 초음파 물필터(42A-1)가 제공되는 것으로써,
상기와 같은 상부 하우징(41A)과 하부 하우징(42A)을 결합하여 사용하면 먼저 송풍기(41A-1)가 작동하여 제1 건조기(40) 및 제2 건조기(80) 유출부에서 발생하는 가스를 유도흡인구(41A-3)로 흡입하고 흡입된 가스는 하부 하우징(42A)의 수개로 분리된 각 수조 중심에 상부 하우징(41A)의 분리판이 포개지고
이때 물은 상부 하우징(41A)의 분리판이 잠길 정도로 채워 유입된 가스가 외부로 배출되기 위해서는 물속의 분리판과 분리벽을 순차적으로 지나 통과하도록 해야 한다. 그러면 가스가 물속을 지나갈 때 수조에 채워진 물을 초음파 물필터(42A-1)로 진동시켜 흡입된 가스를 물에 보다 쉽게 흡착, 희석되도록 하는 것으로 다수개로 분리된 수조에서 반복적으로 초음파 진동 필터링이 가해져 공기가 정화되는 것이다.
상기 2차 필터는 탄소나노 필터로 이루진 것으로 초음파 물필터로 1차 정화된 공기를 상부 하우징 외부로 배출전 유출부에 설치되어 2차로 정화하는 기능을 제공한다.
F10 : 강화섬유, F20, F21 : 난연성 수용액
F30 : 표면 보호막, F40 : 부착력 증가재
10 : 섬유 받침대, 13 : 무게반응 쎈서
30 : 표면 보호기, 40A : 공기정화기
F50-1~6 : FRP 보강근, 50-2 : 중공관

Claims (17)

  1. 삭제
  2. 다수개의 강화섬유를 올려놓을 수 있도록 구비된 섬유 받침대와;
    상기 섬유 받침대에서부터 시작하는 강화섬유를 난연성 수용액에 함침할 수 있도록 구비된 수지함침 함과;
    상기 수지함침 함을 통하여 난연성 수용액이 도포되어 봉 형태로 모아지는 강화섬유를 인출방향과 같은 방향에서 표면 보호막으로 강화섬유 외주면을 감싸는 표면 보호기와;
    상기 표면 보호기를 통하여 인출되는 FRP 보강근을 급속 건조하는 제1 건조기와;
    상기 제1 건조기에서 급속 건조된 봉 형태의 FRP 보강근 외주면을 성형하는 성형기와;
    상기 성형기를 통하여 성형된 FRP 보강근 외주면에 난연성 수용액을 도포하는 도포기와;
    상기 도포기를 통하여 난연성 수용액이 도포된 FRP 보강근 외주면에 부착력 증가재를 부착시키는 부착기와;
    상기 부착기를 통하여 부착력 증가재가 부착된 FRP 보강근을 최종 열 건조하여 경화시키는 제2 건조기와;
    상기 제2 건조기를 통하여 열 건조된 FRP 보강근을 냉각하는 냉각기와;
    상기 냉각기를 통하여 냉각된 FRP 보강근을 인발하는 인발기와;
    상기 인발된 FRP 보강근을 길이에 따라 절단하는 절단기와;
    상기 절단기를 통하여 절단된 FRP 보강근을 포장할 수 있도록 한곳에 모을 수 있는 정리기를; 포함하고
    상기 성형기는 제1 건조기에서 성형이 가능하도록 봉형태로 급속 건조된 FRP 보강근 외주면에 볼록 및 오목 형태의 나선형으로 성형할 수 있는 중공관 회전형 성형기 또는 괘도 인발형 성형기와;
    상기 절단기는 소음 및 분진발생 저감과 다수개를 동시에 자를 수 있는 레이져 또는 원형톱을 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성과 부착력이 강화된 FRP 보강근 제조장치
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 2항에 있어서
    상기 받침대는 올려놓은 강화섬유가 감소되는 무게에 따라 반응하여 교체시기를 알려주는 무게반응 센써가 포함된 것을 특징으로 하는 난연성과 부착력이 강화된 FRP 보강근 제조장치
  9. 청구항 2항에 있어서
    상기 수지함침 함은 난연성 수용액 제조 시 열경화성 수지와 난연제가 진동에 의하여 효과적으로 혼합되도록 하는 초음파 진동기와;
    열에 의하여 난연성 수용액이 효과적으로 유동되도록 하는 가열판이 포함되는 것을 특징으로 하는 난연성과 부착력이 강화된 FRP 보강근 제조장치
  10. 청구항 2항에 있어서
    상기 표면 보호기는 강화섬유 인출선을 중심으로 횡방향 원회전을 하지 않고 일측면에 고정되어 롤 형태의 망 또는 막으로 강화섬유 인출선 방향으로 표면적을 감싸는 것을 특징으로 하는 난연성과 부착력이 강화된 FRP 보강근 제조장치
  11. 청구항 2항에 있어서
    상기 제1내지 제2 건조기는 전자파 1.5~3.0GHz의 극초단파를 생성하여 50~100℃ 에서 건조하는 Microwave형 또는 전기열선을 이용하여 50~100℃ 에서 건조하는 열선형을 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성과 부착력이 강화된 FRP 보강근 제조장치
  12. 청구항 2항에 있어서
    상기 제1내지 제2 건조기 내에서 FRP 보강근을 건조시킬 때 발생하는 가스를 제거할 수 있도록 외부면에 설치되는 공기 정화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성과 부착력이 강화된 FRP 보강근 제조장치
  13. 청구항 2항에 있어서
    상기 중공관 회전형 성형기 또는 괘도 인발형 성형기는 봉형태의 FRP 보강근 외주면을 성형할 수 있도록 FRP 보강근 외주면과 맞닿는 부분에 볼록 및 오목 형태의 나선형 금형이 되어 있는 것을 특징으로 하는 난연성과 부착력이 강화된 FRP 보강근 제조장치
  14. 청구항 9항에 있어서
    상기 초음파 진동기 진동 주파수는 10~60kHz와 진동출력 200W~1,800W로 출력하는 것을 특징으로 하는 난연성과 부착력이 강화된 FRP 보강근 제조장치
  15. 청구항 9항에 있어서
    상기 가열판은 히터출력 200W~1,500W로 출력하는 것을 특징으로 하는 난연성과 부착력이 강화된 FRP 보강근 제조장치
  16. 청구항 12항에 있어서
    상기 공기 정화기는 물을 담을 수 있는 분리수조를 내장하는 하부 하우징과;
    상기 하부 하우징과 결합되고 내부에 다수개로 공간이 분리되는 분리판을 구비한 상부 하우징과;
    상기 상, 하부 하우징 내부로 가스를 유입할 수 있도록 하는 유도 흡입구와;
    상기 유도 흡입구로 유입된 가스를 분리수조 바닥에 위치하고 초음파 진동으로 물을 진동시켜 가스를 물에 흡착될 수 있도록 하여 가스를 필터링하는 다수개의 초음파 물필터와;
    상기 초음파 물필터로 1차 정화된 공기를 상부 하우징 외부로 배출전 탄소나노 필터로 구성되는 2차 필터와;
    상기 정화된 공기를 상부 하우징 외부로 최종 배출시키는 송풍기를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성과 부착력이 강화된 FRP 보강근 제조장치
  17. 청구항 2항에 있어서
    상기 강화섬유가 FRP 보강근이 되는 과정은 섬유 받침대에서 시작하여 수지함침 함을 경유하고 표면 보호기를 통과하여 제1 건조기, 성형기, 도포기, 부착기,
    제2 건조기, 냉각기, 인발기, 절단기, 정리기 순으로 생산되는 난연성과 부착력이 강화된 FRP 보강근 제조장치







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