KR102525696B1 - 연속섬유 복합재 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 연속섬유 복합재 제조장치는 이송되는 섬유시트의 상하 방향으로 유체를 분사하는 유체 분사부와, 상기 섬유시트에 접촉되는 핀을 포함하고 회동되는 닙롤을 포함하는 닙롤 롤러부를 포함한다.
본 발명에 의하면 섬유시트의 마찰을 최소화하고 공정속도를 향상시키고, 섬유시트의 이송시 선압을 제공함으로써 섬유시트의 함침성은 향상시킬 수 있는 연속섬유 복합재 제조장치를 얻을 수 있다.

Description

연속섬유 복합재 제조장치{Continuous Fiber Composites Manufacturing Machine}

본 발명은 연속섬유 복합재 제조장치에 관한 것이다.

섬유강화 복합소재는 자동차, 항공, 전자, 건설, 스포츠 레저 및 국방 산업 등과 관련하여 산업재료로서 각광을 받고 있으며, 성형 공정에서 그 조성을 비교적 자유롭게 변화시킬 수 있는 특징을 갖는다.

섬유강화 복합소재는, 성형 공정 중 인발(pultrusion) 공정에서 연속적으로 공급되는 섬유 보강재에 열경화성 또는 열가소성 수지가 함침된 후, 몰드 내에서 경화 또는 응고되어 연속적으로 생산된다.

그런데 열가소성 수지와 섬유 보강재를 사용하여 열가소성 복합재를 생산하고 인장강도 및 굴곡강도를 향상시키기 위해 열가소성 수지, 유리섬유, 첨가재가 사용된다.

이때 함침 금형 내 균일한 수지 제막 및 함침 성능이 매우 중요하다.

그러나 종래기술에 따른 연속섬유 복합재는 시트 좌우 제막이 균일하게 형성되지 않고, 제막의 불균일에 따라 함침성이 저하되는 문제점을 지니고 있다.

본 발명의 목적은 섬유시트의 마찰을 최소화하고 공정속도를 향상시키기 위한 연속섬유 복합재 제조장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 섬유시트의 이송시 선압을 제공함으로써 섬유시트의 함침성은 향상시킬 수 있는 연속섬유 복합재 제조장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 탈착식 브라킷 타입 이송핀을 통해 다양한 섬유의 종류에 따라 함침 공정 조건 확보가 가능한 연속섬유 복합재 제조장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 연속섬유 복합재 제조장치는 이송되는 섬유시트의 상하 방향으로 유체를 분사하는 유체 분사부와, 상기 섬유시트에 접촉되는 핀을 포함하고 회동되는 닙롤을 포함하는 닙롤 롤러부를 포함한다.

또한, 연속섬유 복합재 제조장치에 있어서, 상기 유체 분사부는 이송되는 상기 섬유시트의 상부에서 유체를 분사하는 상부 분사부와, 이송되는 상기 섬유시트의 하부에서 유체를 분사하는 하부 분사부를 포함한다.

또한, 연속섬유 복합재 제조장치에 있어서, 상기 닙롤 롤러부는 상기 닙롤을 회동가능하도록 지지하는 롤러지지부와 일측이 상기 닙롤을 지지하는 상기 롤러지지부의 타측에 결합되고 상기 롤러지지부를 탄성적으로 지지하는 탄성부재를 더 포함하는

또한, 연속섬유 복합재 제조장치에 있어서, 상기 유체 분사부를 통해 이송되는 상기 섬유시트 상에 유로를 형성하기 위해 상부바디와 하부바디를 포함하고, 상기 상부바디와 상기 하부바디 사이에 유격부가 형성된 유로 구간부를 더 포함한다.

또한, 연속섬유 복합재 제조장치에 있어서, 상기 상부바디와 상기 하부바디는 지그재그 방식으로 상하방향으로 돌출되도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 연속섬유 복합재 제조장치는 이송되는 섬유시트의 상하 방향으로 유체를 분사하는 유체 분사부와, 상기 섬유시트에 접촉되는 롤러핀과 상기 롤러핀이 결합되는 탈착식 브라킷을 포함하는 교체형 롤러부를 포함한다.

또한, 연속섬유 복합재 제조장치에 있어서, 상기 이동 롤러부는 고정롤러와 교체형 롤러를 선택적으로 포함하고, 상기 섬유시트의 이동방향에 대한 중심부에 대하여 상부 및 하부에 교번하도록 위치될 수 있다.

또한, 연속섬유 복합재 제조장치에 있어서, 상기 유체 분사부를 통해 이송되는 상기 섬유시트 상에 유로를 형성하기 위해 상부바디와 하부바디를 포함하고, 상기 상부바디와 상기 하부바디 사이에 유격부가 형성된 유로 구간부를 더 포함할 수 있다.

또한, 연속섬유 복합재 제조장치에 있어서, 상기 상부바디와 상기 하부바디는 지그재그 방식으로 상하방향으로 돌출되도록 형성될 수 있다.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 의하면 섬유시트의 마찰을 최소화하고 공정속도를 향상시키고, 섬유시트의 이송시 선압을 제공함으로써 섬유시트의 함침성은 향상시킬 수 있는 연속섬유 복합재 제조장치를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 탈착식 브라킷 타입 이송핀을 통해 다양한 섬유의 종류에 따라 함침 공정 조건 확보가 가능한 연속섬유 복합재 제조장치를 얻을 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예에 따른 연속섬유 복합재 제조장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 연속섬유 복합재 제조장치에 있어서, 유체분사부를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시한 연속섬유 복합재 제조장치에 있어서, 닙롤 롤러부의 개략적인 제1 구성도이다.
도 4는 도 1에 도시한 연속섬유 복합재 제조장치에 있어서, 닙롤 롤러부의 개략적인 제2 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연속섬유 복합재 제조장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.

이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예에 따른 연속섬유 복합재 제조장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도시한 바와 같이, 연속섬유 복합재 제조장치(1000)는 유체 분사부(1100), 유로구간부(1200) 및 닙롤 롤러부(1300)를 포함한다.

보다 구체적으로 유체 분사부(1100)는 섬유시트에 유체(F)를 토출하기 위한 것이다. 또한, 유체 분사부(1100)는 섬유시트의 폭방향 및 상/하방향으로 유체인 수지를 균일하게 도포하기 위해 행거타입 유체 분사부(1100)로 이루어진다.

유체 분사부(1100)는 도 2를 참조하여 보다 자세히 후술한다.

유로구간부(1200)는 유체 분사부를 통해 유체가 분사된 섬유시트가 통과하면서 섬유시트상에 유로가 형성된다.

이를 위해, 유로구간부(1200)는 상부바디(1210)와 하부바디(1220)를 포함하고, 상부바디(1210)와 하부바디(1220) 사이에 유격부가 형성되고, 상기 유격부를 통해 섬유시트가 이송된다.

또한, 상부바디(1210)와 하부바디(1220)는 지그재그 방식으로 상하방향으로 돌출되도록 형성될 수 있다.

닙롤 롤러부(1300)는 함침성을 향상시킴과 동시에 섬유시트의 마찰을 최소화하고 공정속도를 향상시키기 위한 것이다.

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 연속섬유 복합재 제조장치의 세부구성, 유기적 결합 및 작동관계에 대하여 보다 자세히 기술한다.

도 2는 도 1에 도시한 연속섬유 복합재 제조장치에 있어서, 유체 분사부를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도시한 바와 같이, 유체 분사부(1100)는 상부 분사부(1110)와 하부 분사부(1120)를 포함한다.

보다 구체적으로 상부 분사부(1110)는 섬유시트의 상부에 수지를 분사하기 위한 것이고, 하부 분사부(1120)는 섬유시트의 상부에 수지를 분사하기 위한 것이다.

이를 위해, 상부 분사부(1110)는 섬유시트의 이송방향에 대하여 섬유시트의 상부에 위치되고, 하부 분사부(1120)는 섬유시트의 이송방향에 대하여 섬유시트의 하부에 위치된다.

상부 분사부(1110)는 섬유시트의 상부에서 섬유시트를 향해 수지를 분사하고, 하부 분사부(1120)는 섬유시트의 하부에서 섬유시트를 향해 수지를 분사한다.

상기한 바와 같이 이루어지고, 섬유시트의 상부 및 하부에서 유체를 분사함에 따라 섬유시트의 전폭에 균일한 제막이 형성된다.

도 3은 도 1에 도시한 연속섬유 복합재 제조장치에 있어서, 닙롤 롤러부의 개략적인 제1 구성도이고, 도 4는 도 1에 도시한 연속섬유 복합재 제조장치에 있어서, 닙롤 롤러부의 개략적인 제2 구성도이다.

도시한 바와 같이, 닙롤 롤러부(1300)는 서로 대칭되도록 형성되고, 서로 대양되도록 위치된 상부 닙롤 롤러부(1300a)와 하부 닙롤 롤러부(1300b)를 포함한다.

보다 구체적으로, 닙롤 롤러부(1300)는 닙롤(1310), 롤러지지부(1320) 및 탄성부재(1330)를 포함한다.

닙롤(Nip-Roll)(1310)은 핀(1311)을 포함하고, 회전가능하도록 롤러지지부(1320)에 지지된다. 또한, 롤러지지부(1320)는 탄성부재(1330)에 탄성적으로 지지된다.

즉, 닙롤(1310)은 유체 분사부(1100)와 구간유로부(1200)를 통해 이송된 섬유시트는 회동되는 닙롤(1310)를 통해 이송된다. 이때, 섬유시트는 섬유와 닙롤(1310)의 핀(1311) 사이에 마찰력이 최소화되면서 이동되어 섬유시트의 손상이 및 단사가 개선되고 함침성이 향상된다.

또한, 탄성부재(1330)는 일측이 닙롤(1310)을 지지하는 롤러지지부(1320)의 타측에 결합되고, 롤러지지부(1320)를 탄성적으로 지지한다. 이에 따라, 섬유시트가 닙롤(1310)을 통과할 경우 롤러지지부는 선압을 제공하고, 닙롤 롤러부(1300)를 따라 이송되는 섬유시트의 함침성은 향상된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연속섬유 복합재 제조장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도시한 바와 같이, 연속섬유 복합재 제조장치(2000)는 도 1에 도시한 연속섬유 복합재 제조장치(1000)와 비교하여 닙롤 롤러부만이 상이하다.

보다 구체적으로, 연속섬유 복합재 제조장치(2000)는 유체 분사부(2100), 유로구간부(2200) 및 교체형 롤러부(2300)를 포함한다.

또한, 유체 분사부(2100)와 유로구간부(2200)는 일실시예에 따른 연속섬유 복합재 제조장치(2000)의 유체 분사부(1100), 유로구간부(1200)와 동일하고 구체적인 설명은 전술한 바 생략한다.

교체형 롤러부(2300)는 교체형 롤러(2310)와 고정롤러(2320)를 포함한다. 또한, 교체형 롤러(2310)와 고정롤러(2320) 섬유시트(S)의 이동방향에 대한 중심부에 대하여 상부 및 하부에 교번하도록 위치된다.

교체형 롤러(2310)는 롤러핀(2311)과 탈착식 브라킷(2312)을 포함하고, 롤러핀(2311)이 탈착식 브라킷(2312)에 결합되도록 이루어질 수 있다. 또한, 교체형 롤러(2310)는 탈착식 브라킷(2312)의 높이와 롤러핀(2311)의 직경 교체가 가능하도록 형성됨에 따라, 다양한 섬유시트에 맞도록 롤러의 교체가 가능함에 따라 효율적인 함침 공정의 조건이 확보될 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1000: 연속섬유 복합재 제조장치 1100: 유체 분사부
1110: 상부 분사부 1120: 하부 분사부
1200: 유로구간부 1210: 상부바디
1220: 하부바디 1300: 닙롤 롤러부
1300a: 상부 닙롤 롤러부 1300b: 하부 닙롤 롤러부
1310: 닙롤 1311: 핀
1320: 롤러지지부 1330: 탄성부재
2000: 연속섬유 복합재 제조장치 2100: 유체 분사부
2200: 유로구간부 2300: 교체형 롤러부
2310: 교체형 롤러 2311: 롤러핀
2312: 탈착식 브라킷 2320: 고정롤러

Claims (9)

1. 이송되는 섬유시트의 상하 방향으로 유체를 분사하는 유체 분사부; 및
   상기 섬유시트에 접촉되는 핀들을 포함하고 회동되는 닙롤을 포함하는 닙롤 롤러부를 포함하고,
   상기 핀들은 상기 유체 분사부와 상기 닙롤 사이 및 상기 닙롤들 사이에 위치하는
   연속섬유 복합재 제조장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 유체 분사부는 이송되는 상기 섬유시트의 상부에서 유체를 분사하는 상부 분사부와, 이송되는 상기 섬유시트의 하부에서 유체를 분사하는 하부 분사부를 포함하는
   연속섬유 복합재 제조장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 닙롤 롤러부는
   상기 닙롤을 회동가능하도록 지지하는 롤러지지부와 일측이 상기 닙롤을 지지하는 상기 롤러지지부의 타측에 결합되고 상기 롤러지지부를 탄성적으로 지지하는 탄성부재를 더 포함하는
   연속섬유 복합재 제조장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 유체 분사부를 통해 이송되는 상기 섬유시트 상에 유로를 형성하기 위해 상부바디와 하부바디를 포함하고, 상기 상부바디와 상기 하부바디 사이에 유격부가 형성된 유로 구간부를 더 포함하는
   연속섬유 복합재 제조장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 상부바디와 상기 하부바디는 지그재그 방식으로 상하방향으로 돌출되도록 형성된
   연속섬유 복합재 제조장치.
   
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