KR20000051326A - 엘리베이터용 가이드 레일의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 엘리베이터용 가이드 레일(guide rail)의 제조방법에 관한 것으로 특히, 인발성형에 의하여 섬유강화 플라스틱(FRP, fibre reinforced plastic)으로 엘리베이터용 가이드 레일을 제조하는 방법에 관한 것이다.
2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제
본 발명의 목적은 가벼우면서도 강도가 높은 엘리베이터용 가이드 레일을 인발성형에 의하여 섬유강화 플라스틱으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
3. 발명의 해결방법의 요지
유리섬유를 합성수지에 함침시키는 단계와 경화틀(cure die)을 통과시키면서 가열하여 인발하는 단계로 이루어지는데 강화섬유로 일방향 장섬유(uni-directional fiber)와 로빙 크로스(roving cross)와 매트(mat) 형태의 유리섬유 및 선택적으로 합성섬유 부직포(veil)를 사용하는 것과 합성수지에 함침된 유리섬유가 경화틀에 진입하기 전에 2∼5개의 가이드를 통과시키는 것을 특징으로 한다.
4. 발명의 중요한 용도
강도가 높고, 마모율 및 마찰계수가 낮으며 무게가 가벼워서 설치시 작업성이 좋은 엘리베이터용 가이드 레일을 제조한다.
Description
본 발명은 엘리베이터용 가이드 레일(guide rail)의 제조방법에 관한 것으로 특히, 인발성형에 의하여 섬유강화 플라스틱(FRP, fibre reinforced plastic)으로 엘리베이터용 가이드 레일을 제조하는 방법에 관한 것이다.
엘리베이터는 통로에 설치된 가이드 레일을 따라 움직이도록 되어 있는데 가이드 레일은 운행시 엘리베이터 내의 하중이 균형을 이루지 않거나 하중이 이동하여도 엘리베이터가 기울거나 흔들리지 않고 직선운동을 할 수 있도록 엘리베이터 외부에 형성된 채널(channel)과 맞물려서 흔들리는 것을 방지하는 역할을 하며, 통로의 양측 벽면에 설치된다.
이를 가이드 레일과 채널의 결합부위의 단면도인 제1도를 사용하여 설명하면, 엘리베이터 통로의 벽면에 고정된 가이드 레일(11)은 엘리베이터 외벽에 부착된 고정수단(12)에 형성된 채널(13)에 삽입되어 엘리베이터의 이동을 유도하므로써 엘리베이터가 기울거나 흔들리는 것을 방지하는 것이다.
그러나 종래의 가이드 레일은 강철로 제작되기 때문에 매우 무거워서 설치시 작업성이 나쁘고, 가이드 레일(11)과 채널(12)의 접촉면에 대한 윤활관리가 잘 되지 않는 경우, 채널(12)의 접촉면에 존재하는 도시되지 않은 테프론을 마모시키는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 가벼우면서도 강도가 높은 엘리베이터용 가이드 레일을 인발성형에 의하여 섬유강화 플라스틱으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
제1도는 가이드 레일과 채널의 결합부위의 단면도
제2도는 인발성형 장치의 개요도
제3a도는 제1 가이드의 정면도
제3b도는 제2 가이드의 정면도
제3c도는 제3 가이드의 정면도
제3d도는 경화틀 입구의 정면도
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
11 : 가이드 레일 12 : 고정수단 13:채널(channel)
21 : 화이버 크릴(fiber creel) 22 : 합성수지 탱크
23 : 제1 가이드 24 : 제2 가이드 25 : 제3 가이드
26 : 경화틀(cure die) 27 : 풀러(puller) 31 : 로빙 크로스 슬릿
32 : 매트 슬릿
본 발명은 통상의 섬유강화 플라스틱의 제조방법(pultrusion)과 마찬가지로 유리섬유를 합성수지에 함침시키는 단계와 경화틀(cure die)을 통과시키면서 가열하여 인발하는 단계로 이루어지는데 강화섬유로 일방향 장섬유(uni-directional fiber)와 로빙 크로스(roving cross)와 매트(mat) 형태의 유리섬유 및 선택적으로 합성섬유 부직포(veil)를 사용하는 것과 합성수지에 함침된 유리섬유가 경화틀에 진입하기 전에 2∼5개의 가이드를 통과시키는 것을 특징으로 한다.
여기에서 일방향 장섬유(uni-directional fiber)는 직조되지 않은 장섬유 형태의 유리섬유를 말하고, 로빙 크로스(roving cross)는 평직의 형태로 가로올과 세로올로 직조된 유리섬유를 말하며, 매트(mat)는 유리섬유 부직포를 말한다.
본 발명의 제조방법을 제2도 및 제3도를 사용하여 보다 상세히 설명하면, 각각의 파이버 크릴(fiber creel)(21)에서 풀려나온 일방향 장섬유와 로빙 크로스와 매트 형태의 유리섬유를 합성수지 탱크(resin tank)(22)를 통과시켜 합성수지에 함침시킨 후, 제1 가이드(23, 제3a도)와 제2 가이드(24, 제3b도)와 제3 가이드(25, 제3c도)를 차례로 통과시키면서 점차로 제조하고자 하는 엘리베이터용 가이드 레일의 단면과 유사한 단면을 갖게한 후, 마지막으로 가열수단을 가지는 경화틀(26)에진입시켜 가열하면서 인발성형한다.
성형후 가이드 레일 표면의 조도(roughness)를 낮추기 위해 매트를 로빙 크로스보다 바깥쪽에 배치한다.
각각의 유리섬유에 대하여 가공되는 과정을 따라가며 살펴보면, 전단응력에 대한 굽힘강도를 높이는 중심적인 역할을 하는 골격을 형성하는 로빙 크로스의 경우에는 제1 가이드(제3a도) 중심부의 양측에 배치된 " ｜ "자형 슬릿(slit)(31)을 통과한 후, 제2 가이드(제3b도)를 통과할 때는 각각 ""와 ""로 굽혀 합체시켜 " ㅗ "형이 되게 하고, 제3 가이드(제3c도)를 통과할 때는 하방의 " ㅡ "자형 로빙 크로스와 합체시켜 최종적으로 " ㅗ "형의 가이드 레일의 골격을 형성시킨다.
매트는 로빙 크로스보다 바깥쪽에 배치되어 로빙 크로스와 함께 전단응력에 대한 굽힘강도를 높이는 역할을 하는데 제1 가이드(제3a도)의 바깥쪽 양측에 배치된 " ｜ "자형 슬릿(32)을 통과한 후, 제2 가이드(제3b도) 및 제3 가이드(제3c도)를 차례로 지나면서 점차로 굽어지게 하여 최종적으로 경화틀(제3d도) 입구에서는 " ㅗ "형의 로빙 크로스와 합체시킨다.
한편, 일방향 장섬유는 인장강도를 높이는 역할과 함께 가이드 레일의 단면을 형성하는 역할을 하는데 제1 가이드, 제2 가이드 및 제3 가이드를 통과하면서 두텁게 할 필요가 있는 곳에 배치되어 최종적으로는 로빙 크로스와 매트와 함께 가이드 레일의 단면을 이루게 된다.
그리고, 선택적으로 사용되는 합성섬유 부직포는 가이드 레일이 마모되더라도 곧바로 유리섬유가 노출되어 윤활성능을 저해하는 것을 방지하고, 성형시 가이드 레일 표면의 조도를 낮추는 역할을 하는데 가장 바깥쪽에서 가이드 레일을 감싸는 형태(도시되지 않음)로 배치된다. 합성섬유 부직포는 이를테면 폴리에스테르 부직포를 사용하며, 미세한 유리섬유를 사용해도 표면조도를 낮출 수 있다.
본 발명의 엘리베이터용 가이드 레일의 제조에 사용되는 합성수지는 강도 뿐만 아니라 윤활유에 대한 내유성을 고려할 때 에폭시 수지(epoxy resin), 비닐 폴리에스테르(vinyl polyester), 불포화 폴리에스테르, 또는 페놀수지 등이 바람직하다.
본 발명의 구성은 다음의 실시예에 의하여 더욱 명확해질 것이다.
＜실시예＞
가. 원료 조성
유리섬유와 수지 조성물의 중량분율은 각각 65중량%와 35중량%가 되도록 하였으며 유리섬유와 수지 조성물은 다음과 같다.
(유리섬유) 로빙 크로스는 LG오웬스코닝사에서 제조한 RS2400-992 Tex 2400, 매트는 강남정공사에서 제조한 #KNR 570을 사용하였으며 수지와의 결합력을 높이기 위하여 실란 코팅된 것을 사용하였다.
(수지 조성물)
비닐 폴리에스테르(고려화학, R3791N) 100중량부, 초미립자 탄산칼슘(한국 0MYA) 30중량부와 압출용 회색색소(서일산업) 3중량부, 저온경화제로 비스(4-터트-부틸싸이클로헥실)페록시디카르보네이트(Akzo 케미칼, Perkadox 16) 1중량부, 고온경화제로 터셔리 부틸 퍼벤조에이트 O.2중량부 및 이형제로 XLUB s-125(삼성유지)를 사용하였다.
나. 제조공정
제2도에 도시된 인발성형장치를 사용하여 10cm/분의 속도로 성형였으며, 가이드는 3개를 사용하였는데 그 정면도를 제3a도, 제3b도 및 제3c도에 도시하였다.경화틀의 입구는 제3d도와 같고, 길이는 1m이며, 가열하여 내부온도를 200℃로 유지하였다.
상기 공정을 통하여 제조된 가이드 레일의 단위길이당 무게는 KS 규격상 13kg급 레일(13kg/m)이 2.7kg/m로 기존제품의 약 1/5에 불과하였다. 기타 항목에 대한 시험성적은 참고로 KS 규격과 비교하여 표 1에 정리하였다.
표 1에서 KS 규격이 기술되지 않은 충격강도, 하중변형온도, 바아클경도, 굴곡강도, 굴곡 탄성율, 압축강도 및 흡수율은 가이드 레일이 강철이 아닌 유리섬유 강화 플라스틱이기 때문에 특별히 측정한 것이다.
상기 표 1에 의하면 엘리베이터용 가이드 레일에서 요구되는 물성중 가장 중요한 굴곡강도가 인장강도와 유사한 62 Kgf/mm2로 측정되어 충분한 강도를 지님을 알 수 있고, 마모율 및 마찰계수가 각각 4∼10㎛ 및 0.45∼0.7로 측정되어 강철제 가이드 레일보다 성능이 좋음을 알 수 있다.
본 발명에 의하면 기존의 강철제 가이드 레일과 비교하여 무게가 약 1/5에 불과하여 설치시 작업성이 좋으면서도 마모율 및 마찰계수가 기존제품보다 낮은 엘리베이터용 가이드 레일을 제조할 수 있다.
또한, 최외각층에 폴리에스테르 부직포를 사용하는 경우 어느 정도 마모되더라도 유리섬유가 노출되지 않아 테프론의 마모를 감소시킬 수 있다.
Claims (4)
- 유리섬유를 합성수지에 함침시키는 단계와 함침된 유리섬유를 경화틀(cure die)을 통과시키면서 가열하여 성형하는 통상의 인발성형법(pultrusion)에 따라 엘리베이터용 가이드 레일을 제조함에 있어서, 유리섬유로 일방향 장섬유(uni-directional fiber)와 로빙 크로스(roving cross)와 매트(mat) 형태의 유리섬유를 사용하는 것과 합성수지에 함침된 유리섬유가 경화틀에 진입하기 전에 2∼5개의 가이드를 통과시키는 것을 특징으로 하는 엘리베이터용 가이드 레일의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 로빙 크로스를 2∼5개의 가이드를 통과시키면서 " ｜ "자형에서 "" 와 ""로 굽혀 합체시켜서 " ㅗ "형을 만든 후 하방의 " ㅡ "자형 로빙 크로스와 합체시키는 것과, 매트를 로빙 크로스보다 바깥쪽에 배치하여 2∼5개의 가이드를 통과시키면서 " ｜ "자형에서 점차로 활모양으로 굽어지게 하여 경화틀 입구에서는 " ㅗ "형의 로빙 크로스와 합체시키는 것과, 일방향 장섬유를 2∼5개의 가이드를 통과시키면서 가이드 레일에서 두텁게 할 필요가 있는 곳에 배치하여 최종적으로는 로빙 크로스와 매트와 함께 경화틀 입구에서 엘리베이터용 가이드 레일의 단면을 이루게 하는 것을 특징으로 해는 엘리베이터용 가이드 레일의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 유리섬유 외에 폴리에스테르 부직포를 추가로 사용하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터용 가이드 레일의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 합성수지로 에폭시 수지, 비닐 폴리에스테르, 풀포화 폴리에스테르 또는 페놀수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터용 가이드 레일의 제조방법.
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