KR200410773Y1 - 에프알피 파이프용 서페이스 매트의 와인딩 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 에프알피 파이프용 서페이스 매트의 와인딩 장치에 대한 것으로서, 이를 위하여 본 고안은 서페이스 매트가 와인딩되어 있는 공급 롤러(10)와; 일정량의 액상수지를 수용하는 수지 공급조(20)와; 상기 수지 공급조(20)의 중앙에서 회전 가능하게 축지지되고, 일부가 상기 수지 공급조(20) 내의 액상수지에 잠겨지도록 하며, 상기 공급 롤러(10)로부터 인출되는 상기 서페이스 매트가 상부의 주면에 면접촉되도록 하여 수지가 상기 서페이스 매트에 함침되도록 하는 함침 롤러(30)와; 상기 함침 롤러(20)의 전후방에서 회전 가능하게 구비되어 상기 함침 롤러(30)에서 인출입되는 상기 서페이스 매트의 이송 안내수단인 가이드 롤러(40); 및 수지가 함침된 서페이스 매트가 와인딩되는 맨드릴(50)로서 구비되면서 서페이스 매트에의 수지 함침 효율과 공정 자동화에 따라 공정 수행 효율을 극대화시키게 되는 동시에 균일한 수지 함침과 기포 발생의 억제로 파이프의 외관 및 물성을 향상시켜 제품에 대한 질적 향상과 신뢰성을 증대시키도록 하는데 특징이 있다.

에프알피(FRP), 서페이스 매트, 와인딩, 수지함침

Description

에프알피 파이프용 서페이스 매트의 와인딩 장치{Winding apparatus of surface mat for FRP pipe}

도 1은 본 고안에 따른 본 고안에 따른 에프알피 파이프용 서페이스 매트의 와인딩 장치의 일실시예를 도시한 개략적인 공정도,

도 2는 본 고안에 따른 다른 실시예를 도시한 공정도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 공급 롤러

20 : 수지 공급조

21 : 히터

22 : 온도 센서

30 : 함침 롤러

40 : 가이드 롤러

50 : 맨드릴

60 : 회전 플레이트

70 : 구동 수단

본 고안은 에프알피 파이프용 서페이스 매트의 와인딩 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서페이스 매트에 자동으로 수지가 함침되도록 하면서 맨드릴에 권취되도록 하여 균일한 수지 함침 서페이스 매트층을 성형하게 되는 에프알피 파이프용 서페이스 매트의 와인딩 장치에 관한 것이다.

일반적으로 기계적 강도나 내식성이 우수한 소재로서 섬유강화 플라스틱(Fiber glass Reinforced Plastic, 이하 FRP라고 약칭함)이 다양한 분야에 폭넓게 사용되고 있다.

FRP는 통상 필라멘트 와인딩(Filament Winding, 이하 FW라고 약칭함)법과 인발성형(Pultrusion process)법 등에 의해 제조되고 있으며, 이중에서 FW법은 보강 섬유재에 수지를 함침(含浸)시키면서 소정의 각도로 맨드릴(Mandrel)에 연속적으로 권취(卷取)되도록 하는 방법이다.

FW법을 이용한 FRP 파이프에는 내식성을 갖도록 하기 위해서 파이프 내부로 수지를 함침시킨 서페이스 매트(Surface Mat)를 맨드릴에 와인딩 한 후, 그 위로 보강섬유재를 소정의 권취 각도로 권취시켜 성형한다.

이때 서페이스 매트는 통상 C-Glass(Chemical-Glass)를 사용하고 있다.

이러한 서페이스 매트에도 보강 섬유재에서와 마찬가지로 수지를 함침시켜 사용하게 되는데 서페이스 매트에 수지를 함침시키기 위해서 종전에는 맨드릴에 서 페이스 매트를 권취되게 하면서 권취되기 직전에 수지를 인력에 의해서 붇는 방식으로 수지를 주입 및 함침시키도록 하고 있다.

하지만 인력에 의해 서페이스 매트에 수지를 함침시키다 보면 수지 함침 분포가 불량할 뿐만 아니라 표면에서는 기포가 발생되어 서페이스 매트층 위로 보강섬유재를 권취시켜 완성한 파이프의 외관 및 물성에 악영향을 끼치게 되는 문제가 있다.

따라서, 본 고안은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 본 고안의 주된 목적은 서페이스 매트를 맨드릴에 권취시키면서 수지가 함침되어 있는 함침 롤러를 지나도록 함으로써 서페이스 매트에 균일하게 수지가 함침되도록 하는 에프알피 파이프용 서페이스 매트의 와인딩 장치를 제공하는데 있다.

또한 본 고안의 다른 목적은 서페이스 매트에의 균일한 수지 함침에 의해 고부가가치 제품을 생산할 수 있는 에프알피 파이프용 서페이스 매트의 와인딩 장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 서페이스 매트가 와인딩되어 있는 공급 롤러와; 일정량의 액상수지를 수용하는 수지 공급조와; 상기 수지 공급 조의 중앙에서 회전 가능하게 축지지되고, 일부가 상기 수지 공급조 내의 액상수지에 잠겨지도록 하며, 상기 공급 롤러로부터 인출되는 상기 서페이스 매트가 상부의 주면에 면접촉되도록 하여 수지가 상기 서페이스 매트에 함침되도록 하는 함침 롤러와; 상기 함침 롤러의 양측에서 회전 가능하게 구비되어 상기 함침 롤러에서 인출입되는 상기 서페이스 매트의 이송 안내수단인 가이드 롤러; 및 수지가 함침된 서페이스 매트가 와인딩되는 맨드릴로서 구비되는 구성이다.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 에프알피 파이프용 서페이스 매트의 와인딩 장치를 도시한 개략적인 공정도이다.

도시되어 있는 바와 같이 본 고안은 에프알피 파이프에 적용되는 서페이스 매트를 성형하면서 서페이스 매트에 자동으로 액상수지가 함침될 수 있도록 하는 것이다.

이를 위해 본 고안의 에프알피 파이프용 서페이스 매트의 와인딩 장치는 크게 공급 롤러(10)와 수지 공급조(20)와 함침 롤러(30)와 가이드 롤러(40) 및 맨드릴(50)로서 이루어지도록 하는데 특징이 있다.

공급 롤러(10)는 서페이스 매트가 와인딩되어 있는 부위로서, 에프알피 파이프를 이루는 보강섬유재의 내식성을 보강하기 위하여 구비되는 롤 타입의 서페이스 매트를 회전 가능하게 지지하도록 하는 구성이다.

수지 공급조(20)는 일정량의 액상수지가 채워지도록 하는 부위이다.

수지 공급조(20)에는 도시한 바와 같이 내부에 채워져 있는 수지를 일정한 온도로 가열시키는 히터(21)를 구비하고, 이러한 수지의 온도 상태를 체크하도록 하는 온도 센서(22)가 구비되도록 한다.

히터(21)를 이용하여 적정 온도로 수지를 유지시키게 되면 항상 서페이스 매트에 효율적으로 함침시킬 수 있는 점도로서 제어할 수가 있게 된다.

히터(21)의 온도는 50~60℃ 정도로 유지하고, 수지 공급조(20) 내의 수지 온도는 30~40℃로 유지하도록 하는 것이 바람직하며, 작업 공간의 온도에 따라서 맨드릴(50)을 예열시킨 상태에서 공정이 수행되게 할 수도 있다.

이때 수지 공급조(20)에 수용되는 액상수지는 일반적인 함침용 수지들을 사용하는데, 대표적인 예로는 에폭시계, 비닐에스테르계, 불포화 폴리에스테르계 등의 함침용 수지를 사용할 수 있으며, 그 중에서 에폭시수지, 산무수물계 경화제, 아민계 촉진제, 소포제 등으로 이루어진 에폭시계의 함침용 수지를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

함침 롤러(30)는 수지 공급조(20)에서 롤러 지지대에 지지되어 회전 가능하게 구비된다.

함침 롤러(30)는 일부 즉 하부가 수지 공급조(20)에 수용되어 있는 액상수지에 잠겨지도록 하여 다량의 액상수지가 함침되도록 한다.

가이드 롤러(40)는 함침 롤러(30)의 전후 방향에서 함침 롤러(30)와 마찬가지로 수지 공급조(20)에서 롤러 지지대에 회전 가능하게 지지되도록 하는 구성이다.

가이드 롤러(40)는 단순히 서페이스 매트가 긴장되게 지지되도록 하는 구성으로, 함침 롤러(30)를 기준으로 이동하는 서페이스 매트가 긴장된 텐션을 갖고 일정한 속도로 이동할 수 있도록 안내하도록 한다.

맨드릴(50)은 함침 롤러(30)를 지나면서 적절하게 수지가 함침되어 있는 서페이스 매트가 와인딩되는 부위이다.

맨드릴(50)은 별도의 구동 수단(미도시)에 의해 회전하도록 구비되며, 이러한 맨드릴(50)에 와인딩된 서페이스 매트에는 그 뒤로 후속 공정에서 보강 섬유재가 와인딩되도록 하여 에프알피 파이프를 제작하게 된다.

한편 도 2는 본 고안의 다른 실시예를 도시한 공정도이다.

도시되어 있는 바와 같이 공급 롤러(10)와 수지 공급조(20)와 함침 롤러(30)와 가이드 롤러(40) 및 맨드릴(50)을 구비하는 구성은 전기한 실시예와 동일하나 본 실시예에서는 공급 롤러(10)와 수지 공급조(20) 및 함침 롤러(30)와 가이드 롤러(40)가 모두 회전 플레이트(60)에 구비되고, 회전 플레이트(60)는 그 저부의 구동 수단(70)에 의해서 정역회전이 가능하게 구비되도록 하는 구성이다.

즉, 상기 구동 수단(70)에 의해서 회전 플레이트(60)는 일정한 각도 범위를 정역회전하게 되면서 수지를 함침시킨 서페이스 매트를 맨드릴(50)에 나선 방식으로 와인딩되도록 하는 것이다.

이때 서페이스 매트의 폭 또는 맨드릴(50)의 구경에 따라서 회전 각도는 달라질 수가 있다.

이와 같이 구성된 본 고안에 의한 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 공급 롤러(10)를 통해 인출되는 서페이스 매트가 맨드릴(50)에 와인딩되면서 서페이스 매트에 자동으로 수지가 균일하게 함침되도록 하는 것이다.

이를 위해서 액상수지가 일정량 수용되어 있는 수지 공급조(20)에는 하부의 일부가 액상수지에 잠겨지도록 함침 롤러(30)가 구비되도록 하고, 이 함침 롤러(30)의 전방과 후방에는 각각 가이드 롤러(40)가 구비되게 함으로서 공급 롤러(10)로부터 인출되는 서페이스 매트가 전방의 가이드 롤러(40)와 함침 롤러(30) 및 후방의 가이드 롤러(40)를 거쳐 맨드릴(50)로 공급되어 와인딩되도록 하는 것이다.

이때 전후방측 가이드 롤러(40)에서는 저면을 지나도록 하고, 함침 롤러(30)에서는 상면을 지나도록 한다.

따라서 가이드 롤러(40)에 의해서는 서페이스 매트가 항상 일정한 긴장력을 가지면서 안전하게 이동할 수 있도록 한다.

또한 함침 롤러(30)에서는 하부의 일부가 항상 수지 공급조(20) 내의 액상수지에 잠겨지고 있으므로 서페이스 매트가 긴밀하게 상면에 밀착되어 이동을 하게 될 때 함침 롤러(30)도 회전을 하게 되므로 결국 함침 롤러(30)의 서페이스 매트가 접촉되는 주면을 통해서 함침 롤러(30)에 함침되어 있는 액상수지가 서페이스 매트에 전달되어 함침되도록 한다.

특히 수지 공급조(20)에 수용되어 있는 액상수지는 온도 센서(22)에 의해 온도가 체크되면서 히터(21)의 구동에 의해 항상 일정한 온도가 되게 함으로써 최적의 점도를 유지할 수 있도록 한다.

이와 같이 공급 롤러(10)로부터 인출되는 서페이스 매트를 가이드 롤러(40) 에 의해 안내되면서 함침 롤러(30)에 의해 균일하게 액상수지가 함침되도록 하고, 액상수지가 함침된 서페이스 매트를 맨드릴(50)에 와인딩되게 하여 경화시킨 다음 보강섬유재를 FW법을 이용하여 와인딩하여 파이프를 제작한다.

한편 액상수지가 함침되어 있는 서페이스 매트를 맨드릴(50)에 와인딩시키면서 보강섬유재를 와인딩시킬 때와 마찬가지로 구동 수단(70)에 의해서 회전 플레이트(70)를 소정의 각도로 정역회전시키게 되면 맨드릴(50)에서는 나선 방식으로 서페이스 매트()가 와인딩되면서 보다 견고하고 균일하게 성형이 이루어지게 된다.

이때 함침 롤러(30)의 회전 속도는 맨드릴(50)의 구경 및 회전속도에 의해서 제어되도록 하며, 통상 10~20m/분 속도로 회전하게 된다.

이렇게 가이드 롤러(40)를 이용하여 안내하면서 서페이스 매트가 이동하도록 하면 서페이스 매트는 찢어지지 않으면서 안전한 이동을 할 수가 있게 되며, 최적의 점도에서 수지를 함침시키게 되어 수지 함침 효율을 더욱 높일 수가 있을 뿐만 아니라 함침 롤러(30)에 밀착되면서 수지가 함침되도록 하므로 서페이스 매트의 표면에서 기포 등의 발생을 최대한 억제시킬 수가 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 고안은 공급 롤러(10)로부터 맨드릴(50)에 이르기까지 서페이스 매트를 안전하게 자동으로 이동되게 하면서 서페이스 매트에의 수지 함침 효율을 향상시킬 수가 있게 되므로 공정 자동화에 따른 인력 및 경비의 절감과 작업성 향상 및 그에 따른 공정 수행 효율이 극대화되는 경제적 이점을 제공하게 된 다.

특히 본 고안은 균일한 수지 함침과 기포 발생의 억제로 파이프의 외관 및 물성을 향상시키게 되므로 제품에 대한 질적 향상과 신뢰성을 증대시키는 매우 유용한 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 서페이스 매트가 와인딩되어 있는 공급 롤러와;

   일정량의 액상수지를 수용하는 수지 공급조와;

   상기 수지 공급조의 중앙에서 회전 가능하게 축지지되고, 일부가 상기 공급조 내의 액상수지에 잠겨지도록 하며, 상기 공급 롤러로부터 인출되는 상기 서페이스 매트가 상부의 주면에 면접촉되도록 하여 수지가 상기 서페이스 매트에 함침되도록 하는 함침 롤러와;

   상기 함침 롤러의 전후방에서 회전 가능하게 구비되어 상기 함침 롤러에서 인출입되는 상기 서페이스 매트의 이송 안내수단인 가이드 롤러; 및

   수지가 함침된 서페이스 매트가 와인딩되는 맨드릴;

   로서 이루어지는 에프알피 파이프용 서페이스 매트의 와인딩 장치.
2. 서페이스 매트가 와인딩되어 있는 공급 롤러와;

   일정량의 액상수지를 수용하는 수지 공급조와;

   상기 수지 공급조의 중앙에서 회전 가능하게 축지지되고, 일부가 상기 공급조 내의 액상수지에 잠겨지도록 하며, 상기 공급 롤러로부터 인출되는 상기 서페이스 매트가 상부의 주면에 면접촉되도록 하여 수지가 상기 서페이스 매트에 함침되도록 하는 함침 롤러와;

   상기 함침 롤러의 전후방에서 회전 가능하게 구비되어 상기 함침 롤러에서 인출입되는 상기 서페이스 매트의 이송 안내수단인 가이드 롤러와;

   수지가 함침된 서페이스 매트가 와인딩되는 맨드릴과;

   상기 공급 롤러와 상기 수지 공급조와 함침 롤러와 상기 가이드 롤러를 동시에 안치되도록 하는 회전 플레이트; 및

   상기 회전 플레이트의 하부에서 상기 회전 플레이트를 일정한 각도 범위를 정역회전하도록 구동하는 구동 수단;

   으로서 이루어지는 에프알피 파이프용 서페이스 매트의 와인딩 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 수지 공급조에는 액상수지의 온도를 체크하는 온도 센서와 가열 수단인 히터를 구비하는 에프알피 파이프용 서페이스 매트의 와인딩 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 히터의 온도는 50~60℃ 이고, 수지 공급조 내의 수지 온도는 30~40℃로 유지되도록 하는 에프알피 파이프용 서페이스 매트의 와인딩 장치.

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