KR200307291Y1 - 다축보강직포를 이용한 복합부재 - Google Patents

다축보강직포를 이용한 복합부재 Download PDF

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Abstract

본 고안은 구조적으로 힘이 필요한 임의의 각도별로 여러 축으로 강화섬유를 배열하여 직조한 다축보강직포를 기본으로 하고, 로빙사 및 직각으로만 강화섬유가 배열된 편직포를 열경화성수지에 함침시켜 양생하도록 한 다축보강직포를 이용한 복합부재에 관한 것이다.본 고안은 구조적으로 보강이 필요한 임의의 각도 및 방향별로 직조된 다축보강직포와; 상기 다축보강직포의 표면에 형성되는 로빙사와; 상기 로빙사의 표면에 형성되는 매트를 열경화성수지로 함침시켜 형성됨으로써, 강화섬유를 필요한 방향으로 공장에서 미리 직조하므로 다축보강직포의 품질이 우수하며, 복합부재 제작장에서 여러 가지 섬유를 혼합, 사용해야 하는 공정을 줄일 수 있으므로 인력과 비용을 절감하므로 생산성 향상에 따른 제조 간접비용을 절감하고 제품의 경량화에 따른 자원 및 에너지 절감에도 크게 기여하는 이점이 있다.

Description

다축보강직포를 이용한 복합부재{Composite member using multi axially reinforced fabric}
본 고안은 다축보강직포를 이용한 복합부재에 관한 것으로, 특히 구조적으로 힘이 필요한 임의의 각도별로 여러 축으로 강화섬유를 배열하여 직조한 다축보강직포를 기본으로 하고, 로빙사 및 직각으로 강화섬유가 배열된 편직포를 열경화성수지에 함침시켜 양생하도록 한 다축보강직포를 이용한 복합부재에 관한 것이다.종래에는 복합부재를 제작하기 위한 강화섬유를 편직물, 장섬유매트, 단섬유 매트 또는 로빙사로 직조한다.편직물은 섬유사를 직각 방향으로 배열하여 직조하므로, 상기한 직포를 이용하여 복합부재를 제작하는 경우에는 섬유가 배열된 직각의 두 방향으로는 힘을 받지 못하는 단점이 있다.장섬유 또는 단섬유 매트는 임의의 방향으로 섬유가 배치되므로 복합부재의 형상을 유지하는 데는 별다른 문제가 없지만 구조적인 부재로 이용하기에는 부재의 거동을 예측하기 어려운 문제점이 있다.또한, 로빙사는 한 축 방향으로만 힘을 받으므로 전단력이나 축 직각방향의 응력에 저항하지 못하는 문제점이 있다.
전단력이나 부재 축 직각 방향으로 강화섬유를 배치하기 위해서는 로빙사를 부재축 직각 또는 소정의 각도로 감거나 편직된 섬유를 소정의 각도로 감아야 하므로 복합부재 제작장에서 여러 가지 섬유를 혼합하여 사용해야 하는 공정이 필요하여 이에 따른 인력과 비용이 소요되어 생산성이 저하되고 제조에 따르는 간접 비용이 소요될 뿐만 아니라 제품이 투박해져서 제품의 중량화에 따른 재료의 손실과 제작에 따르는 에너지가 많이 소요되었다.
이에, 본 고안은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 구조적으로 힘이 필요한 임의의 각도(0°,90°,+45°,-45°)별로 여러 축으로 강화섬유를 배열하여 직조한 다축보강직포를 기본으로 하고, 로빙사 및 직각으로만 강화섬유가 배열된 편직포를 열경화성수지에 함침시켜 양생하여, 복합부재를 제작하도록 한다축보강직포를 이용한 복합부재를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 다축보강직포를 이용한 복합부재는 구조적으로 보강이 필요한 임의의 각도 및 방향별로 직조된 다축보강직포와; 상기 다축보강직포의 표면에 형성되는 로빙사와; 상기 로빙사의 표면에 형성되는 매트를 열경화성수지로 함침시켜 형성됨을 특징으로 한다.
여기서, 상기 다축보강직포는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유, 바살트 섬유 중에서 선택한 어느 하나의 강화섬유로 구성된다.또한, 상기 열경화성수지는 폴리에스터, 비닐에스터, 에폭시 중에서 선택한 어느 하나의 열경화성수지로 구성된다.
도 1은 본 고안에 따른 다축보강직포를 이용한 복합부재의 제1실시예를도시한 ㄱ형부재 단면도,
도 2는 본 고안에 따른 다축보강직포를 이용한 복합부재의 제2실시예를도시한 사시도,
도 3은 본 고안에 따른 다축보강직포를 이용한 복합부재의 제3실시예를도시한 ㄷ형부재의 단면도,
도 4는 본 고안에 따른 다축보강직포를 이용한 복합부재의 제4실시예를도시한 ㅁ형부재의 단면도,도 5는 본 고안에 따른 다축보강직포를 이용한 복합부재의 제5실시예를도시한 ㅇ형부재의 단면도.
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-100 : ㄱ형부재 110 : 매트
120 : 다축보강직포 130 : 로빙사200 : 다축보강직포 210 : L방향섬유220 : T방향섬유 230 : D방향섬유
240 : B방향섬유 300 : ㄷ형부재310 : 매트 320 : 다축보강직포
330 : 로빙사 400 : ㅁ형부재410 : 매트 420 : 다축보강직포430 : 로빙사 500 : ㅇ형부재
510 : 매트 520 : 다축보강직포
530 : 로빙사
이하, 본 고안을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 고안에 따른 다축보강직포를 이용한 복합부재의 제1실시예를 도시한 ㄱ형부재 단면도이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, ㄱ형부재(100)는 안쪽에서부터 매트(110), 다축보강직포(120), 로빙사(130), 다축보강직포(120) 및 매트(110)로 구성되며, 최외측의 매트(110)는 성형된 ㄱ형부재(100)의 표면의 품질을 높이기 위하여 선택적으로 삽입한다.도 2는 본 고안에 따른 다축보강직포를 이용한 복합부재의 제2실시예를 도시한 사시도이다.이 도면에 도시된 바와 같이, 상기 제2실시예에서 제공하는 다축보강직포(200)는 L방향섬유(210), T방향섬유(220), D방향섬유(230) 및 B방향섬유(240)로 구성된다.여기서 L방향은 부재의 축방향, T방향은 부재축 직각방향, D방향은 부재축에서 -45도 방향 및 B방향은 부재축에서 +45도 방향을 각각 지칭한다.
각 방향별 섬유의 양은 방향별로 설계된 응력의 크기에 따르며, 이러한 방향의 배열 방법도 부재의 설계에 따라 자유롭게 응용될 수 있음을 밝혀둔다.
도 3은 본 고안에 따른 다축보강직포를 이용한 복합부재의 제3실시예를 도시한 ㄷ형부재의 단면도이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, ㄷ형부재(300)에 보강된 섬유는 안쪽에서부터 매트(310), 다축보강직포(320), 로빙사(330), 다축보강직포(320) 및 매트(310)로 구성되며, 최외측의 매트(310)는 성형된 ㄷ형부재(300)의 표면을 품질을 높이기 위해 선택적으로 삽입한다.
도 4는 본 고안에 따른 다축보강직포를 이용한 복합부재의 제4실시예를 도시한 ㅁ형부재의 단면도이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, ㅁ형부재(400)에 보강된 섬유는 안쪽에서부터 다축보강직포(420), 로빙사(430), 다축보강직포(420) 및 매트(410)로 구성되며, 최외측의 매트(410)는 성형된 ㅁ형부재(400)의 표면을 품질을 높이기 위해 선택적으로 삽입한다.
도 5는 본 고안에 따른 다축보강직포를 이용한 복합부재의 제5실시예를 도시한 ㅇ형부재의 단면도이다.이 도면에 도시된 바와 같이, ㅇ형부재(500)에 보강된 섬유는 안쪽에서부터 다축보강직포(520), 로빙사(530), 다축보강직포(520) 및 매트(510)로 구성되며, 최외측의 매트(510)는 성형된 ㅇ형부재(500)의 표면을 품질을 높이기 위해 선택적으로 삽입한다.상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 고안에 따른 다축보강직포를 이용한 복합부재는 복합부재(100, 300, 400, 500)에서 힘을 받는 강화섬유를 구조적으로 힘이 필요한 임의의 각도(0°,90°,+45°,-45° 및 강화섬유의 배치가 필요한 임의 각도)별로 원사를 배열하여 직조할 수 있으므로, 구조재로서 그 강도가 우수하고 섬유가 배열된 임의의 방향으로 그 강도를 충분히 발휘한다.
또한, 본 고안에 따른 다축보강직포를 이용한 복합부재는 소정의 방향으로 겹겹이 쌓여 직조된 다축보강직포(120, 200, 320, 420, 520)가 열경화성수지와 결합하여 적층되어 제작되는 복합부재(100, 300, 400, 500)는 편직물, 장섬유매트, 단섬유 매트 또는 로빙사로 제작한 것보다 가벼워 항공우주, 토목 건축용 구조재, 보수보강, 선박용 부재 등 강도 및 경량화를 요하는 분야에 적합하게 사용될 수 있는 작용효과가 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 실시예를 기준으로 하여 본 고안을 설명하였으나, 본 고안은 이에 한정되지 아니하며, 본 고안의 기술적 사상에 따라 자유로운 변형이 가능함을 밝혀두는 바이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 다축보강직포를 이용한 복합부재는 강화섬유를 필요한 방향으로 공장에서 미리 직조하므로 직포의 품질이 우수하며, 복합부재 제작장에서 여러 가지 섬유를 혼합하여 사용해야 하는 공정을 줄일 수 있으므로 이에 따른 인력과 비용을 절감하므로 생산성 향상에 따른 제조 간접비용을 절감하고 제품의 경량화에 따른 자원 및 에너지 절감에도 크게 기여하는 이점이 있다.

Claims (3)

  1. 구조적으로 보강이 필요한 임의의 각도 및 방향별로 직조된 다축보강직포와; 상기 다축보강직포의 표면에 형성되는 로빙사와; 상기 로빙사의 표면에 형성되는 매트를 열경화성수지로 함침시켜 형성됨을 특징으로 하는 다축보강직포를 이용한 복합부재.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 다축보강직포는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유, 바살트 섬유중 어느 하나로 구성됨을 특징으로 하는 다축보강직포를 이용한 복합부재.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 열경화성수지는 폴리에스터, 비닐에스터, 에폭시 중 어느 하나로 구성됨을 특징으로 하는 다축보강직포를 이용한 복합부재.
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