KR102589369B1 - 철근 대용 보강근 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로드의 외주면을 따라 스크류 형태로 형성된 리브의 피치와 형상의 일관성을 유지하고 구간에 상관 없이 균일한 강성과 내구성을 갖는 보강근을 제작하는 철근 대용 보강근 제조장치에 관한 것으로, 복합체 보강근 로빙 섬유가 권선된 복수의 크릴부; 상기 복수의 크릴부로부터 상기 로빙 섬유 각각을 다발로 풀어내어 함침되도록 형성되는 수지함침부; 상기 수지함침부에 함침된 상기 로빙 섬유 다발이 함께 투입되어 인발 성형으로 보강근 로드를 가공하는 로드가공부; 상기 로드가공부에서 배출되는 상기 보강근 로드가 중공을 따라 통과하도록 배치되고 동력을 받아 상기 중공의 관축을 중심으로 회전하도록 지그에 설치되며 양단부의 외주면에 각각 제1개구홀과 제2개구홀이 형성된 와인딩관과, 상기 와인딩관의 일단부의 외주면을 따라 자유회전이 가능하도록 설치되는 이송풀리와, 상기 이송풀리에서 풀린 리브용 섬유의 제1개구홀 진입을 가이드하도록 상기 와인딩관의 외주면에서 상기 이송풀리와 상기 제1개구홀 사이에 경사지게 설치되는 제1가이드롤러과, 상기 제2개구홀에서 진출한 상기 리브용 섬유를 상기 와인딩관의 회전을 따라 상기 보강근 로드의 외주면에 나선형으로 와인딩하여 리브를 형성하도록 상기 와인딩관의 외주면에서 상기 제2개구홀의 선단에 경사지게 설치되는 제2가이드롤러를 구성하는 와인딩부; 상기 리브가 형성된 상기 보강근 로드에 열을 가하여 경화 반응을 촉진시키는 경화부; 상기 경화부에서 가열된 보강근 로드에 유체를 공급하여 냉각하는 냉각부;를 포함하는 것이다.

Description

철근 대용 보강근 제조장치{Reinforcing bar manufacturing apparatus}

본 발명은 로드의 외주면을 따라 스크류 형태로 형성된 리브의 피치와 형상의 일관성을 유지하고 구간에 상관 없이 균일한 강성과 내구성을 갖는 보강근을 제작하는 철근 대용 보강근 제조장치에 관한 것이다.

콘크리트는 압축력이 강한 반면, 인장력이 취약한 바, 인장력을 보강하기 위해 내부에 철근을 삽입하여 양생하는 철근 콘크리트 구조가 일반적으로 사용된다. 그러나 철근 콘크리트 구조의 철근은 제설재나 해수환경 등 환경적인 요인에 의해 부식되어 그 강도가 저하되는 문제가 발생한다. 더욱이, 철근 콘크리트의 철근은 산화 및 부식하면서 콘크리트를 밀어내므로, 콘크리트 자체에 크랙을 일으켜서 철근 콘크리트 구조물의 내구성을 약화시키는 문제 또한 있었다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해, 철근을 대체하여 섬유강화 복합소재로 만들어진 보강근이 개발되어 사용되고 있다. 보강근은 내식, 내열, 내부식성이 우수할 뿐만 아니라, 강도가 높아 다양한 산업분야에서 응용범위가 확대되고 있고, 반영구적인 신소재로 주목받고 있다.

일예를 들어 종래에 제안된 철근 대용물을 살펴보면, 이는 대한민국 등록특허 제10-1248933호를 들수 있다. 종래 기술은 강도가 센 유리섬유로빙을 열가소성수지로 압출성형하여 철근 대용물을 제조함으로써, 철근에 상응하는 강도를 가지며, 제조가 용이할 뿐만 아니라 배근작업이 용이한 특징을 지닌다. 그러나 이러한 종래의 섬유강화 복합소재로 만들어진 보강근은 수많은 유리섬유 가닥을 묶음으로 권취하여 단순히 봉형상의 로드로 제작되는 것이기 때문에 콘크리트와 결합시 접착력이 약한 문제점이 있었다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 유리섬유철근의 외부 표면에 콘크리트와의 결합력을 높이기 위하여 이형철근이라고 불리는 철근과 같이 유리섬유띠를 일체형으로 형성하는 구조가 제안된 바 있다. 이는 유리섬유철근의 외표면에 또다른 섬유가닥을 나선형으로 돌출되게 권취시킨 유리섬유띠(리브용 섬유)를 에폭시 수지로 접착하여 리브로 성형한 구성이다.

또한 다른 종래의 구조로서는 대한민국 등록특허 제10-1151395호가 제안되어 있다. 이는 일정한 형상을 가지고, 나선형의 안내골(리브)을 형성하는 수지 구조물과, 상기 수지 구조물의 표면에서 상기 나선형의 안내골에 의해 안내되면서 감겨져 굴곡을 형성하여 콘크리트와의 접착력이 증대시키도록 탄소섬유 또는 아라미드 섬유 또는 유리섬유 중 어느 하나의 고강도 섬유재인 강도보강부(리브용 섬유)를 포함하여 구성된 것이다. 그러나 상기와 같은 종래의 구조들에서는 유리섬유철근(로드)의 외표면에 리브용 섬유를 에폭시 수지를 이용하여 접착함으로써 내부식성 및 고강성을 확보할 수는 있으나, 리브용 섬유의 접착강도를 충분히 유지하지 못하여 지진이나 충격하중 또는 동적하중에 의한 건축물의 진동 발생시 유리섬유철근이 인장되면, 표면의 리브용 섬유가 쉽게 이탈되어지는 중대한 문제점이 야기될 수 있었다. 즉, 리브용 섬유가 형성되는 유리섬유철근이 콘크리트에 타설된 후, 여러 가지 요인으로 인하여 유리섬유철근에 강한 인장력이 가해지게 되면, 외표면에 접착된 리브용 섬유는 콘크리트 속으로 함몰되어 있음에 반해 유리섬유철근은 인장됨으로서 이의 강도를 이기지 못하여 리브용 섬유가 쉽게 박리되는 중대한 문제점이 있었다.

한편, 복합소재 보강근을 제작하기 위해서는 보강근 일부에만 인장력이 집중되지 않도록 보강근 전체에 수지 및 경화제가 고르게 함침되어야 한다. 또한, 경화과정에서 복합소재 구성에 맞도록 보강근 전체에 열을 고르게 가할 수 있어야 한다. 또한, 보강근의 물리적 일관성을 유지하며 일정한 강도를 유지하도록 로드의 외주면을 따라 리브용 섬유를 스크류 형태로 감아 형성한 리브의 피치와 형상이 일관성을 유지해야 한다.

그런데 복합소재 보강근 제작을 위한 종래 제조장치는 보강근에 대한 리브용 섬유의 감김이 일정하지 못했고, 더욱이 리브 형성을 위한 리브용 섬유의 공급 보빈을 와인딩부에 직접 설치해야 했으므로, 상기 보빈의 소형화로 인해 리브용 섬유의 소진이 빈번할 수밖에 없었다. 물론 이러한 한계는 보빈 교체를 목적으로 보강근 제조장치의 구동 중단을 빈번히 했고, 이 과정에서 리브의 연속성에 문제가 있어 피치의 균일성은 물론 생산 물량 또한 비효율적일 수밖에 없었다.

선행기술문헌 1. 특허공개번호 제10-1248933호

선행기술문헌 2. 특허등록번호 제10-1151395호

이에 본 발명은 상기의 문제를 해소하기 위한 것으로, 리브용 섬유 공급을 위한 제조장치의 구동을 중단할 필요가 없고 리브의 피치를 일정하게 유지시킬 수 있는 철근 대용 보강근 제조장치의 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

복합체 보강근 로빙 섬유가 권선된 복수의 크릴부;

상기 복수의 크릴부로부터 상기 로빙 섬유 각각을 다발로 풀어내어 함침되도록 형성되는 수지함침부;

상기 수지함침부에 함침된 상기 로빙 섬유 다발이 함께 투입되어 인발 성형으로 보강근 로드를 가공하는 로드가공부;

상기 로드가공부에서 배출되는 상기 보강근 로드가 중공을 따라 통과하도록 배치되고 동력을 받아 상기 중공의 관축을 중심으로 회전하도록 지그에 설치되며 양단부의 외주면에 각각 제1개구홀과 제2개구홀이 형성된 와인딩관과, 상기 와인딩관의 일단부의 외주면을 따라 자유회전이 가능하도록 설치되는 이송풀리와, 상기 이송풀리에서 풀린 리브용 섬유의 제1개구홀 진입을 가이드하도록 상기 와인딩관의 외주면에서 상기 이송풀리와 상기 제1개구홀 사이에 경사지게 설치되는 제1가이드롤러과, 상기 제2개구홀에서 진출한 상기 리브용 섬유를 상기 와인딩관의 회전을 따라 상기 보강근 로드의 외주면에 나선형으로 와인딩하여 리브를 형성하도록 상기 와인딩관의 외주면에서 상기 제2개구홀의 선단에 경사지게 설치되는 제2가이드롤러를 구성하는 와인딩부;

상기 리브가 형성된 상기 보강근 로드에 열을 가하여 경화 반응을 촉진시키는 경화부; 및

상기 경화부에서 가열된 보강근 로드에 유체를 공급하여 냉각하는 냉각부;

를 포함하는 콘크리트용 섬유강화 복합체 보강근 제조 장치이다.

상기의 본 발명은, 와인딩부 구조를 통해 리브용 섬유를 공급하는 보빈을 와인딩관에 직접 장착하지 않아도 되므로, 대형 보빈에서 공급되는 다량의 리브용 섬유가 소진될 때까지 리브용 섬유를 보강근 로드에 공급해서 일정한 피치의 리브를 지속적으로 형성할 수 있다. 또한, 리브용 섬유의 빈번한 소진에 의한 작업의 중단을 줄일 수 있으므로, 고품질의 복합소재 보강근의 생산 물량을 현저히 증가시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 철근 대용 보강근 제조장치의 구성을 개략적으로 도시한 개략도이고,
도 2는 본 발명에 따른 철근 대용 보강근 제조장치의 로드가공부를 도시한 단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 철근 대용 보강근 제조장치로 제조된 콘크리트용 복합소재 보강근의 측면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 콘크리트용 복합소재 보강근 제조장치의 와인딩부를 도시한 단면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 콘크리트용 복합소재 보강근 제조장치의 규사함침부를 도시한 단면도이다.

실시 예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

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. 또한, 명세서에 기재된 “…부”, “…모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다. 명세서 전반에 사용하는 '철근 대용 보강근 제조장치'라는 용어는, '제조장치'로 간략히 약칭될 수 있으며, '콘크리트용 복합소재 보강근' 또한 '보강근'으로 간략히 칭해질 수 있다. 한편, 복합소재 보강근, 로빙 섬유 또는 리브용 섬유는 유리섬유로 구성됨이 일반적이나, 이에 한정되지 않고, 아라미드 섬유, 탄소섬유, 현무암 섬유, PVA 섬유, 고강도 폴리에스테르 섬유 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 결합으로 구성될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

이하, 본 발명을 구체적인 내용이 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 철근 대용 보강근 제조장치의 구성을 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 철근 대용 보강근 제조장치의 로드가공부(30)를 도시한 단면도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명은 수지가 충분히 함침되고, 복합소재 특성에 맞게 경화되어, 강성이 우수한 섬유강화 보강근을 제조할 수 있는 제조장치에 관한 것으로, 도 1의 도시와 같이, 크릴부(10), 수지함침부(20), 로드가공부(30), 와인딩부(40), 경화부(50), 냉각부(60), 이송부(70) 및 커팅부(80)를 포함한다.

크릴부(10)는 복합소재 보강근의 로드(2)를 제조하기 위한 로빙 섬유(2a)가 권선된 것으로, 보강근의 로드(2)에 대한 기초재료를 구성하는 바, 보강근을 제조하기 위해 크릴부(10)는 주기적으로 소모된다. 한편, 크릴부(10)는 복수로 구성되는데, 구체적인 수는 기설정된 보강근의 로드(2) 직경에 대응하며, 일반적으로 90 ~ 232 가닥으로 한번에 풀려 후술하는 수지함침부(20)로 이동한다.

수지함침부(20)는 복수의 크릴로부터 로빙 섬유(2a) 각각을 다발로 풀어내어 수지를 함침하는 구성으로, 다발이 한번에 함침될 수 있도록 수용공간 내에 수지가 채워진 수조 형태일 수 있다. 수지함침부(20)에 채워진 수지는, 보강근의 인장강도 및 탄성계수 상승 등의 목적을 달성하기 위한 에폭시 계열로, 저온 경화제, 고온 경화제 및 착색제가 혼합된 열경화성 수지로 구성될 수 있다. 더 구체적으로 수지는 에폭시 계열 중 불포화 폴리에스테르로 선택될 수 있으며, 저온 경화제 및 고온 경화제는 수지의 종류에 대응하여 선택될 수 있다.

로드가공부(30)는 수지함침부(20)에서 함침된 로빙 섬유 다발(2b)을 투입하고, 인발 성형으로 보강근 로드(2)의 형상을 가공하는 구성이다. 즉, 로드가공부(30)에 90 ~ 232 가닥의 함침된 로빙 섬유 다발(2b)을 투입하면, 인발 성형으로 봉 형상의 보강근 로드(2)가 가공된다. 로드가공부(30)는 도 1 및 도 2의 도시와 같이 전단부 몰드(31)와 후단부 몰드(32)를 포함한다.

전단부 몰드(31)는, 로드가공부(30)의 단면을 도시한 도 2와 같이, 그 내부의 통로(31a)가 나팔관처럼 출구로 갈수록 좁아지게 형성된다. 보강근의 형상을 잡는 출구와 달리, 입구가 상대적으로 넓어 수지가 함침된 로빙 섬유 다발(2b)을 손상없이 모울 수 있다. 그리고, 출구로 갈수록 좁아져 로빙 섬유 다발(2b)에 함침된 수지는 병목현상으로, 전단부 몰드(31)의 내부통로(31a)를 가득 채우게 되고, 이에 따라 로빙 섬유 다발(2b)에는 수지가 다시 한번 함침되어, 로빙 섬유 다발(2b)의 내부 중심까지 수지가 충분하고도 고르게 충진될 수 있다. 한편, 전단부 몰드(31)의 내부통로(31a)는 출구로 갈수록 좁아지면 충분하고, 사선으로 형성될 수 있고, 또는 갈수록 내부통로(31a)의 기울기가 커지도록 형성될 수도 있다. 다만, 손상없이 로빙 섬유 다발(2b)을 모우고, 입구 부분에서 병목현상으로 수지의 재함침을 유도하려면 내부통로(31a)는 갈수록 기울기가 완만해지도록 구성함이 바람직하다.

전단부 몰드(31)를 통과한 로빙 섬유 다발(2b)을, 후단부 몰드(32)를 통해 그 형상이 재가공되어 보강근 로드(2)의 형상으로 가공된다. 후단부 몰드(32)는 전단부 몰드(31)의 출구에서 1차적으로 모아진 로빙 섬유 다발(2b)을 재압박하여 보강근 로드(2)의 형상을 가공하도록 내부통로(32a)가 일자로 형성된다. 후단부 몰드(32)의 재압박을 통한 인발 성형으로, 로빙 섬유 다발(2b)은 보강근 로드(2)의 형상으로 가공된다.

로드가공부(30)를 도 2를 참고하여 더욱 상세히 설명하면, 후단부 몰드(32) 내부통로(32a)는 전단부 몰드(31) 내부통로(31a)의 출구보다 좁게 형성될 수 있다. 후단부 몰드(32)의 내부통로(32a)가 좁게 형성됨으로써, 후단부 몰드(32)는 로빙 섬유 다발(2b)을 강하게 압박하여 내부가 밀실한 보강근 로드(2)를 가공할 수 있다. 그리고, 후단부 몰드(32)의 이송하는 과정에서의 단차로 로빙 섬유 다발(2b)의 잉여수지를 깍아내어 보강근 로드(2)의 표면을 매끈하게 하며, 로빙 섬유 다발(2b)에 함침된 수지를 짜낼 수 있어 잉여분이 존재하지 않는 동시에 로빙 섬유 다발(2b) 중심까지도 수지가 충분히 함침될 수 있다. 구체적으로, 후단부 몰드(32) 내부통로(32a) 직경은 전단부 몰드(31) 내부통로(31a) 중 출구 직경에 비해 2mm 작을 수 있다.

한편, 전단부 몰드(31)와 후단부 몰드(32)는 이격되어 배치될 수 있으며, 이 경우 이격간격을 250 ~ 300mm가 바람직하다. 이격간격이 250mm 미만일 경우 로빙 섬유 다발(2b)에 함침된 잉여수지가 잘 배출되지 않아 전단부 몰드(31)에 이물질이 끼이거나, 로빙 섬유 다발(2b)에 수지가 과다하여 표면에 굴곡이 생길 수 있다. 이와 달리, 300mm를 초과하는 경우 전단부 몰드(31)에서 후단부 몰드(32)로 넘어가는 과정에서 로빙 섬유 다발(2b)의 표면에 함침된 수지가 떨어져 차후 경화반응 이후에 보강근 로드(2)가 퍼석거리는 문제가 발생하고, 이로써 보강근 로드(2)의 굽힘 강도가 현저하게 떨어지게 된다.

와인딩부(40)는 로드가공부(30)에서 배출되는 보강근 로드(2)의 외주면에 리브용 섬유(3a)를 나선형으로 와인딩하여 보강근의 리브(3)를 형성하는 구성이다. 와인딩부(40)를 통해 형성된 리브(3)를 통해 보강근은 콘크리트와의 접촉 면적이 넓어지고, 리브(3) 사이 사이에 콘크리트가 충진되어 양생됨에 따라 보강근과 콘크리트는 일체로 거동할 수 있다. 와인딩부(40)는 리브용 섬유(3a)가 권취된 롤러가 이송되는 보강근 로드(2)의 외주면에서 연속해서 회전하도록 이루어짐으로써, 보강근 로드(2)의 길이 방향을 따라 외주면에 리브용 섬유(3a)가 감겨 리브(3)가 형성되도록 한다. 한편, 리브(3) 형성의 기초재료가 되는 리브용 섬유(3a)는, 도시처럼 꼬이지 않은 원사일 수 있으나, 강력을 부여하고 표면적을 넓힐 수 있도록, 도시와 달리 꼬인 연사일 수 있다.

그리고, 와인딩부(40)가 리브용 섬유(3a)를 와인딩함에 있어서, 보강근 로드(2)의 외주면에 리브(3)가 10 ~ 14mm 간격을 이루도록 한다. 그리고, 와인딩으로 형성된 리브(3)가 보강근 로드(2)의 중심축과 45 ~ 50도의 각도를 갖도록 와인딩할 수 있고, 리브(3)의 돌출 높이가 0.4 ~ 1.2mm로 형성되도록 리브용 섬유(3a)를 와인딩할 수 있다. 그러나 리브(3)의 피치, 각도, 돌출 높이 등은 로드(2)의 직경과 용도 및 재질 등에 따라 조정할 수 있으므로, 특정 형태에 한정하지 않는다. 와인딩부(40)에 대한 보다 기술 구조는 후술한다.

경화부(50)는 리브(3)가 형성된 보강근 로드(2)에 열을 가하여 경화 반응을 촉진시킨다. 보강근 로드(2)에 리브(3)가 와인딩되고, 보강근 로드(2)에 함침된 수지가 리브(3)까지 퍼져 함침되며, 보강근 로드(2)와 리브(3)에 열을 동시에 가하여 보강근 전체를 일체로 경화시킨다. 한편, 보강근은 유리섬유뿐만 아니라, 수지, 경화제 및 착색제 등 복합소재로 구성되는 바, 이를 적절히 경화하기 위해서는 경화부(50)의 온도가 중요하다. 이에 대해 상세히 서술하면, 본 발명의 경화부(50)는 4개의 구역으로 경화부(50)를 나눌 수 있다. 보강근 로드(2)의 이송방향에 따라, 제1구역에서 제4구역으로 명명하여 설명하면, 제1구역은 저온경화제의 경화반응이 시작되는 구역이며, 제2구역은 고온경화제의 경화반응이 시작되는 구역이다. 제3구역은 저온 및 고온 경화제의 중화반응이 시작되는 구역이고, 제4구역은 경화반응을 촉진하는 구역이다. 각 구역별 길이는 1.85m로 구성할 수 있으며, 그 온도는 저온인 제1구역에서 최고온인 제4구역으로 나아갈수록 온도가 점진적으로 상승하게 형성할 수 있다. 한편, 제1구역 이전의 경화부(50)에는 보강근의 장력을 극대화하기 위해 여유공간을 구성할 수 있다.

한편, 냉각부(60)는 보강근 로드(2)가 경화부(50)를 통해 경화된 후 유체 공급을 통해 바로 냉각하여 보강근 로드(2)에 대한 강성을 확보할 수 있도록 한다.

이송부(70)는 냉각부(60)를 통과한 보강근 로드(2)를 후방으로 당겨, 전체 공정에서 보강근 로드(2)를 후속 공정으로 이송하는 구성이다. 이와 같이, 이송부(70)가 당기는 힘을 통해 후속 공정으로 나아갈 수 있으며, 특히 로드가공부(30)에서 보강근 로드(2)를 인발 성형하는 힘이 된다. 한편, 이송부(70)는 하나의 보강근 또는 보강근 로드(2)만을 이송하지 않고, 2개 또는 4개 등 복수의 보강근을 후방으로 당기는 바, 여러 보강근을 동일하게 당기기 위해서는, 보강근 로드(2)를 상하로 압박하는 힘이 일정하여야 한다.

마지막으로 커팅부(80)는 이송부(70)를 통해 배출되는 보강근 로드(2)를 설정된 길이로 커팅하여 최종제품 형태로 보강근을 완성시키는 구성이다. 유통되는 규격 또는 사용자에 의해 설정된 길이로 보강근 로드(2)를 절단하여 보관 및 이송이 용이하게 이루어지도록 한다. 한편, 복수의 보강근을 동시에 커팅하기 위해서는 이송부(70)를 통한 보강근 로드(2)를 당기는 힘이, 복수의 보강근에 고르게 가해져야만 한다.

도 3은 본 발명에 따른 철근 대용 보강근 제조장치로 제조된 콘크리트용 복합소재 보강근(1)의 측면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명이 개시하는 복합소재 보강근(1)은 수지가 충분히 함침되고, 복합소재 특성에 맞게 경화되어 표면이 매끄러우며, 인장강도 등 강성이 우수하다.

한편, 섬유강화 보강근(1)에 있어서, 리브(3)는 10 ~ 14mm 간격으로 형성될 수 있다. 리브(3)의 간격이 9 mm 이하인 경우에는 간격 간에 수지함유량이 적어져, 보강근(1)의 표면이 거칠어지고 푸석거려 보강근(1)의 인장강도가 현저하게 떨어질 수 있다. 이와 달리, 리브(3)의 간격이 15 mm 를 넘어가는 경우, 간격 간에 수지함유량이 많아 수지가 전부 다 경화되지 않아 인장강도가 떨어질 뿐만 아니라, 콘크리트와의 접촉면적이 적어 보강근(1)이 콘크리트와 분리 거동하는 문제가 발생할 수 있다.

그리고 리브(3)는 보강근 로드(2)이 중심축과 45 ~ 50도의 각도를 형성할 수 있다. 각도가 45도 미만인 경우 수지 함칭성에 일관성이 잃는 공정상의 문제가 발생되고, 콘크리트 타설시 리브(3)가 슬립되는 문제가 발생한다. 이와 달리, 50도를 초과하는 경우, 제조과정에서 리브(3)가 슬립되어 불량이 발생하며, 수지가 고르지 못해 보강근(1)이 휘어버리는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 리브(3)는 로드(2)로부터 돌출된 높이가 0.4 ~ 1.2mm로 형성될 수 있다. 돌출 높이가 0.4mm 이하인 경우, 리브(3) 내부의 수지가 마디마다 균일하지 않고, 제품의 밑 부분으로 흘러 내려 제품의 경도를 저하시킬 수 있다. 이와 달리, 1.2mm 이상이면, 리브(3) 전체에 수지가 함침될 수 없고, 섬유 그 자체로만 생산되어 강성이나 강도가 현저하게 떨어지게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 콘크리트용 복합소재 보강근 제조장치의 와인딩부를 도시한 단면도이다.

도 1과 도 4를 참조하면, 본 발명의 와인딩부(40)는 와인딩관(41)과 이송풀리(42)와 제1가이드롤러(43)와 제2가이드롤러(44)를 구성한다.

와인딩관(41)은, 로드가공부(30)에서 배출되는 보강근 로드(2)가 중공을 따라 통과하도록 배치되고 동력을 받아 상기 중공의 관축을 중심으로 회전하도록 지그(Z)에 설치되며 양단부의 외주면에 각각 제1개구홀(h1)과 제2개구홀(h2)이 형성된다. 와인딩관(41)은 지그(Z)에 입설된 하나 이상의 지지체(40a,, 40b)에 의해 설치되며 지지체(40a, 40b)와 베어링 연결된다. 결국, 와인딩관(41)은 모터 등의 구동원(M)의 회전 동력을 받아 상기 관축을 중심으로 회전한다. 본 실시 예에서 구동원(M)의 구동축과 벨트(M1) 또는 체인 연결되어 회전하는 종동바퀴(45)가 와인딩관(41)의 외주면에 설치된다.

이송풀리(42)는 와인딩관(41)의 일단부의 외주면을 따라 자유회전이 가능하도록 설치된다. 이송풀리(42)는 와인딩관(41)의 외주면에 베어링 연결되어 자유회전하므로, 외부 보빈(B)에서 인출되는 리브용 섬유(3a)는 이송풀리(42)를 경유해서 제1개구홀(h1)로 진입한다. 결국, 외부 동력에 의한 와인딩관(41)의 회전에도 간섭없이 보강근 로드(2)의 감김을 위해 리브용 섬유(3a)의 소비가 필요할 시에만 이송풀리(42)에서 리브용 섬유(3a)가 풀려서 제1개구홀(h1)에 진입한다.

제1가이드롤러(43)는 이송풀리(42)에서 풀린 리브용 섬유(3a)의 제1개구홀(h1) 진입을 가이드하도록 와인딩관(41)의 외주면에서 이송풀리(42)와 제1개구홀(h1) 사이에 경사지게 설치된다. 따라서 이송풀리(42)에서 풀린 리브용 섬유(3a)는 이송풀리(42)와 제1개구홀(h1) 사이에서의 간섭없이 원활히 가이드되어 제1개구홀(h1)에 진입한다.

제2가이드롤러(44)는 제2개구홀(h2)에서 진출한 리브용 섬유(3a)를 와인딩관(41)의 회전을 따라 보강근 로드(2)의 외주면에 나선형으로 와인딩하여 리브(3)를 형성하도록 와인딩관(41)의 외주면에서 제2개구홀(h2)의 선단에 경사지게 설치된다. 따라서 제1개구홀(h1)로 진입하여 중공을 따라 보강근 로드(2)와 나란히 배선되고 제2개구홀(h2)로 진출한 리브용 섬유(3a)는, 제2가이드롤러(44)를 통해 경사지게 인출되어서 와인딩관(41)의 회전을 타고 보강근 로드(2)의 외주면을 원활히 와인딩한다. 제2가이드롤러(44)는 리브(3)의 피치 조절에 맞춰 기울어짐을 조정할 수 있으므로, 리브(3)의 피치의 일관성을 유지하는데 유리하다.

이상 설명한 와인딩부(40) 구조를 통해 리브용 섬유(3a)를 공급하는 보빈(B)을 와인딩관(41)에 직접 장착하지 않아도 되므로, 대형 보빈(B)에서 공급되는 다량의 리브용 섬유(3a)가 소진될 때까지 리브용 섬유(3a)를 보강근 로드(2)에 공급해서 일정한 피치의 리브(3)를 지속적으로 형성할 수 있다. 또한, 리브용 섬유(3a)의 빈번한 소진에 의한 작업의 중단을 줄일 수 있으므로, 고품질의 복합소재 보강근의 생산량을 현저히 증가시킬 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 콘크리트용 복합소재 보강근 제조장치의 규사함침부를 도시한 단면도이다.

도 1과 도 5를 참조하면, 본 발명은 리브(3)가 형성된 보강근 로드(2)의 외주면에 폴리머 콘크리트, 에폭시 몰탈, 수지 등을 도포한 후 규사 등의 입자물질을 뿌려 복합소재 보강근을 형성하도록 할 수 있다. 이를 위해 보강근 로드(2)의 외주면에 규사를 가제 함침하는 규사함침부(90)를 와인딩부(40)와 경화부(50) 사이에 더 포함한다. 따라서 와인딩부(40)를 통해 리브(3)가 형성된 보강근 로드(2)의 외주면은 규사함침부(90)에 의해 규사가 함침되고, 상기 규사가 함침된 보강근 로드(2)는 복합소재 특성에 맞게 경화 반응이 촉진되도록 열처리를 위해 경화부(50)에 진입한다.

규사함침부(90)는 보강근 로드(2)에 분사되는 규사를 가압하는 가압롤러(91)가 적어도 세개 이상이 120도 각도로 배치된다. 가압롤러(91)의 회전축은 보강근 로드(2)와 나란하게 배치되고, 가압롤러(91)의 폭은 규사 함침을 위해 충분한 길이를 이룬다. 보강근 로드(2)는 이동과 더불어 회전하므로, 제 위치를 유지하는 가압롤러(91)에도 외주면 전체에 대한 규사 함침이 일정하게 이루어진다.

가압롤러(91)를 지지하는 회전축대(92)는 보강근 로드(2)의 직경에 맞춰 가압롤러(91)의 위치 조정이 가능하도록 구성되고, 보강근 로드(2)에 대한 가압에 완충하도록 가압롤러(91)를 완충 지지한다. 상기 완충을 위해 회전축대(92)에는 코일스프링, 판스프링 등의 탄성부재(93)가 설치될 수 있다.

한편, 3개 이상의 회전축대(92)가 보강근 로드(2)의 둘레에 배치되도록 회전축대(92)를 일체로 연결하는 밴드유닛(94)을 더 포함할 수 있다. 밴드유닛(94)은 도 5의 (b)도면과 같이 힌지(95)로 개폐 가능하게 연결되며 락커(96)에 의해 착탈된다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조해 설명했지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 보강근 2: 로드 2a: 로빙 섬유
2b: 로빙 섬유 다발 3: 리브 3a: 리브용 섬유
10: 크릴부 20: 수지함침부 30: 로드가공부
31: 전단부 몰드 31a: 전단부 몰드의 내부통로
32: 후단부 몰드 32a: 후단부 몰드의 내부통로
40: 와인딩부 41; 와인딩관 42; 이송풀리
43; 제1가이드롤러 44; 제2가이드롤러
45; 종동바퀴 50: 경화부
60: 냉각부 70: 이송부 80: 커팅

Claims (5)

1. 복합체 보강근 로빙 섬유가 권선된 복수의 크릴부;
   상기 복수의 크릴부로부터 상기 로빙 섬유 각각을 다발로 풀어내어 함침되도록 형성되는 수지함침부;
   상기 수지함침부에 함침된 상기 로빙 섬유 다발이 함께 투입되어 인발 성형으로 보강근 로드를 가공하는 로드가공부;
   상기 로드가공부에서 배출되는 상기 보강근 로드가 중공을 따라 통과하도록 배치되고 동력을 받아 상기 중공의 관축을 중심으로 회전하도록 지그에 설치되며 양단부의 외주면에 각각 제1개구홀과 제2개구홀이 형성된 와인딩관과, 상기 와인딩관의 일단부의 외주면을 따라 자유회전이 가능하도록 설치되며 외부 보빈에서 풀린 리브용 섬유가 감기는 이송풀리와, 상기 이송풀리에서 풀린 리브용 섬유의 제1개구홀 진입을 가이드하도록 상기 와인딩관의 외주면에서 상기 이송풀리와 상기 제1개구홀 사이에 경사지게 설치되는 제1가이드롤러와, 상기 제2개구홀에서 진출한 상기 리브용 섬유를 상기 와인딩관의 회전을 따라 상기 보강근 로드의 외주면에 나선형으로 와인딩하여 리브를 형성하도록 상기 와인딩관의 외주면에서 상기 제2개구홀의 선단에 경사지게 설치되는 제2가이드롤러를 구성하는 와인딩부;
   상기 리브가 형성된 상기 보강근 로드에 열을 가하여 경화 반응을 촉진시키는 경화부; 및
   상기 경화부에서 가열된 보강근 로드에 유체를 공급하여 냉각하는 냉각부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트용 섬유강화 복합체 보강근 제조 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 와인딩관의 외주면에 설치되어 구동원의 회전 동력을 받아 회전하는 종동바퀴;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트용 섬유강화 복합체 보강근 제조 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 보강근 로드가 상기 경화부에 진입하기 이전에, 상기 리브가 형성된 상기 보강근 로드에 규사를 함침하도록, 적어도 3개 이상의 가압롤러가 상기 보강근 로드의 외주면을 가압하는 규사함침부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트용 섬유강화 복합체 보강근 제조 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 규사함침부는,
   상기 보강근 로드에 대한 가압에 완충하도록 상기 가압롤러를 각각 완충 지지하는 회전축대를 구성하는 것;
   을 특징으로 하는 콘크리트용 섬유강화 복합체 보강근 제조 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 규사함침부는,
   적어도 3개 이상의 상기 회전축대가 보강근 로드의 둘레에 배치되도록 회전축대(92)를 일체로 연결하며, 힌지를 매개로 개폐 가능한 구조를 이루는 밴드유닛;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트용 섬유강화 복합체 보강근 제조 장치.