KR20120009775A - 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 중공 구조물 - Google Patents

매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 중공 구조물 Download PDF

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Abstract

합성수지가 함침된 유리섬유(glassfiber)를 필라멘트 와인딩(filament winding) 공법으로 1차 성형하는 제1 단계; 매트(mat)를 준비하는 제2 단계; 제2 단계의 매트 상에 모래혼합물을 살포하는 제3 단계; 제3 단계의 모래혼합물이 살포된 매트 상에 유동성의 합성수지를 살포하는 제4 단계; 제3 단계와 제4 단계를 거친 매트를 제1 단계의 1차 성형된 성형물 상에 와인딩 공법으로 2차 성형하는 제5 단계; 2차 성형된 성형물 상에 합성수지가 함침된 유리섬유를 필라멘트 와인딩 공법으로 3차 성형하는 제6 단계; 및 성형물을 경화하는 제7 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 매트와 모래를 이용한 유리섬유 중공 구조물의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 중공 구조물이 개시된다. 본 발명의 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 중공 구조물은 필라멘트 와인딩 성형과 모래, 수지 혼합물 층이 형성된 매트의 와인딩 성형을 병행, 반복실시함으로써 중공 구조물의 강도와 두께를 향상시킴과 동시에 재료의 단가를 낮추고 기존의 설비를 그대로 이용함으로써 제조 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.

Description

매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 중공 구조물{Method for manufacturing glassfiber reinforced resin hollow structure with mat and sand, and hollow structure manufactured by using the same}
본 발명은 유리섬유 강화수지 중공 구조물의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 중공 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유리섬유를 매트와 모래혼합물을 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 중공 구조물에 관한 것이다.
상하수도관, 가스관, 각종 공업용 관로 등에 이용되는 합성수지 중공 구조물은 그 강도를 높이기 위해 유리섬유를 적용할 수 있다. 유리섬유 강화수지를 이용한 파이프는 일반적으로 필라멘트 와인딩(filament winding) 공법으로 성형된다. 필라멘트 와인딩 공법이란 합성수지에 함침시킨 섬유를 회전금형인 멘드렐(mandrel)에 감으면서 구조물을 성형하는 방법으로서 축 대칭 구조의 중공 구조물인 파이프, 저장탱크 등의 제조에 이용할 수 있는 성형방법이다.
그러나 이와 같은 멜라멘트 와인딩 공법을 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물은 유리섬유에 합성수지가 충분히 함침되지 못할 수 있고, 그 강도를 높이기 위하여 두께를 두껍게 할 경우에는 구조물의 재료에 유리섬유의 비율이 높아 제조 비용이 상승할 수 있다.
본 발명의 목적은, 유리섬유 강화수지를 이용한 중공 구조물을 제조하는 데 있어서 합성수지가 충분히 함유될 수 있고, 중공 구조물의 두께와 강도를 높임에 있어서 제조 비용을 절감하도록 상대적으로 단가가 낮은 재료를 이용하고 기존의 설비를 활용하도록 하는 유리섬유 강화수지 중공 구조물의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 중공 구조물을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유리섬유 강화수지 중공 구조물의 제조방법은, 합성수지가 함침된 유리섬유(glassfiber)를 필라멘트 와인딩(filament winding) 공법으로 1차 성형하는 제1 단계; 매트(mat)를 준비하는 제2 단계; 상기 제2 단계의 매트 상에 모래혼합물을 살포하는 제3 단계; 상기 제3 단계의 모래혼합물이 살포된 매트 상에 유동성의 합성수지를 살포하는 제4 단계; 상기 제3 단계와 제4 단계를 거친 매트를 상기 제1 단계의 1차 성형된 성형물 상에 와인딩 공법으로 2차 성형하는 제5 단계; 상기 2차 성형된 성형물 상에 합성수지가 함침된 유리섬유를 필라멘트 와인딩 공법으로 3차 성형하는 제6 단계; 및 상기 단계들을 거친 성형물을 경화하는 제7 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 제2 단계는, 상기 매트가 천연섬유, 합성섬유 및 유리섬유 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 섬유는, 촙트 스트랜드 매트(chopped strand mat) 또는 로빙클로스(roving cloth)로 매트를 형성할 수 있다.
상기 제3 단계는, 상기 모래혼합물이 규사, 유리섬유, 유리 파쇄물, 톱밥 및 석회 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 상기 제4 단계는, 상기 유동성의 합성수지가 스프레이 분사 또는 자유낙하에 의해 살포될 수 있다.
또한, 상기 제4 단계는, 유동성의 합성수지가 에폭시(Epoxy) 또는 불포화 폴리에스터(Unsaturated Polyester)일 수 있다.
상기 제5 단계는, 상기 2차 성형된 성형물 표면에 롤러로 압력을 가하여 표면을 매끄럽게 하고, 구조물의 강도를 높이는 공정을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제5 단계는, 상기 2차 성형된 성형물 외면에 유동성의 합성수지를 살포하는 공정을 더 포함할 수 있다.
상기 제7 단계는, 상기 경화가 자연경화, 열경화, 적외선 경화 및 자외선 경화 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 단계 내지 상기 제5 단계는, 1회 또는 복수 회 반복하여 수행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 있어서, 상기 제2 단계 내지 상기 제5 단계는, 1회 또는 복수 회 반복하여 수행할 수 있다.
또한, 상기 제6 단계와 제7 단계 사이에는, 상기 2차 성형된 성형물의 외면에 이형필름을 압착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 유리섬유 강화수지 중공 구조물은, 유리섬유 강화수지 파이프 및 유리섬유 강화수지 저장탱크 중 어느 하나일 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유리섬유 강화수지 중공 구조물은, 중공 구조물의 최 내각에 합성수지가 함침된 유리섬유가 필라멘트 와인딩에 의해 성형된 유리섬유층; 상기 유리섬유층 상에 배치되고, 합성수지가 혼합되어 입자 간에 결합이 이루어진 모래혼합물층; 상기 모래혼합물층 상에 배치되고, 상기 합성수지에 의해 상기 모래혼합물층과 부착된 매트층; 및 상기 매트층 상에 배치되고, 합성수지가 함침된 유리섬유가 필라멘트 와인딩에 의해 성형된 유리섬유층이 차례로 적층된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 매트층과 상기 매트층 상에 배치된 유리섬유층 사이에는, 유리섬유층, 모래혼합물층 및 매트층이 1회 또는 복수 회 반복하여 차례로 적층될 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 있어서, 상기 매트층과 상기 매트층 상에 배치된 유리섬유층 사이에는, 모래혼합물층 및 매트층이 1회 또는 복수 회 반복하여 차례로 적층될 수 있다.
또한, 상기 매트 층 상에는, 외측 방향으로 합성수지층이 더 배치될 수 있다.
한편, 상기 유리섬유 강화수지 중공 구조물은, 유리섬유 강화수지 파이프 및 유리섬유 강화수지 저장탱크 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따르면, 필라멘트 와인딩 성형과 모래, 수지 혼합물 층이 형성된 매트의 와인딩 성형을 병행, 반복실시함으로써 파이프 등 중공 구조물의 강도와 두께를 향상시킴과 동시에 재료의 단가를 낮추고 기존의 설비를 그대로 이용함으로써 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 파이프의 제조 설비를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 들에 의한 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 파이프의 제조방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 제조방법에 의해 제조된 파이프의 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 제조방법에 의해 제조된 파이프의 횡단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 의한 제조방법에 의해 제조된 파이프의 횡단면도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 의한 제조방법에 의해 제조된 파이프의 횡단면도이다.
이하에 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이다. 다음에서 설명되는 실시예들은 여러 가지 다양한 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 완전한 설명을 하기 위하여 제공되는 것이다.
본 발명의 파이프의 제조방법은 파이프의 제조를 예시하여 설명할 것이나, 이는 파이프의 제조방법에만 한정되지 않으며 와인딩 성형 가능한 축대칭 구조 및 중공 구조를 갖는 가능한 모든 제품의 제조방법으로 이용될 수 있다. 특히, 상하 커버 구조물을 제외한 저장탱크의 본체를 제조할 때에 적용될 수 있다.
먼저, 본 발명의 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 파이프의 제조방법에 대한 설명을 돕기 위하여 파이프 제조설비에 대하여 설명한 후, 그 제조설비를 이용한 제조방법을 순차적으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 파이프 성형 설비를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 측면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예들에 의한 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 파이프의 제조방법을 나타낸 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 제조방법에 따라 제조된 파이프의 횡단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 파이프 성형 설비는 크게 1차 성형재 공급부(100), 2차 성형재 공급부(200) 및 와인딩 성형부(300)로 나누어 볼 수 있다.
1차 성형재 공급부(100)는 합성수지에 함침된 유리섬유(12)를 와인딩(winding) 성형부(300)로 공급하는 부분으로서, 보빈(bobbin,110), 수지함침부(120) 및 캐리지(carriage, 130)를 포함한다. 이때, 1차 성형재 공급부(100)는 아래에서 설명할 3차 성형재의 공급부로도 이용될 수 있다.
여기서, 보빈(110)은 유리섬유(10)를 감아서 보관하고 연속적으로 공급하는 실패로서, 와인딩할 가닥의 수에 따라 하나 또는 복수 개 구비될 수 있다.
수지 함침부(120)는 보빈(110)에서 풀려나온 유리섬유가 합성수지에 함침되도록 하는 합성수지 저장조로서, 유리전이온도(Tg) 이상으로 가열된 유동성의 합성수지를 저장한다. 이에 따라, 유리섬유(10)는 풀려나옴과 동시에 합성수지에 함침되어 젖은 상태로 성형된다. 그러나 본 발명의 기술적 범위가 여기에 한정되지는 않으며, 경우에 따라 수지함침부(120)는 생략할 수 있고, 유리섬유(10)는 미리 함침 가공되어 건조된 후 보빈(110)에 감아 건조된 상태로 성형될 수도 있다.
또한, 캐리지(130)는 다음에 설명할 멘드렐(310)의 측면을 따라 왕복 운동하며 유리섬유를 공급하는 운반대이며, 여기에 유리섬유의 가닥을 분리할 수 있도록 요철을 형성할 수 있다.
2차 성형재 공급부(200)은 본 발명의 특징을 이루는 매트(mat) 상에 모래 혼합물을 부착한 성형재를 와인딩 성형부(300)로 공급하는 부분으로서, 매트 공급부(210), 매트 지지대(220), 모래혼합물 저장/살포기(230), 수지 저장/살포기(240) 및 거치대(250)를 포함한다.
여기서, 매트 공급부(210)는 매트(30)를 보관하고 이를 와인딩 성형부(300)로 공급하는 부분이다.
매트 지지대(220)는 매트 공급부(210)로부터 공급된 매트(30)가 안착되는 부분으로서, 일정한 높이를 갖는 평평한 판으로 이루어지고, 표면은 매끄러우며 열에 강한 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 매트가 a방향으로 걸림없이 용이하게 이동함으로써 와인딩 성형이 자연스럽게 이루어질 수 있어야 하기 때문이다.
또는, 도시하지는 않았으나 지지대에 컨베이어 밸트를 설치하여 유리섬유 매트(30)가 표면에 안착된 채로 와인딩 성형부(300) 측으로 이동하도록 할 수도 있다.
모래혼합물 저장/살포기(230)는 매트 지지대(220) 상에 일정한 간격만큼 이격되어 배치되고, 하부에는 모래혼합물이 살포될 수 있는 살포구(232)가 형성된다. 이때, 매트 지지대(220)상에 안착한 매트(30) 위에 모래혼합물을 적절한 밀도로 골고루 살포하기 위하여 살포구(232)와 매트 지지대(220)의 간격을 적절히 조절할 수 있도록 하는 것도 가능하다.
수지 저장/살포기(240)도 모래혼합물 저장/살포기(230)와 마찬가지로 매트 지지대(220) 상에 일정한 간격만큼 이격되어, 모래혼합물 저장/살포기(230)과 나란하게 와인딩 성형부(300)측에 배치되고, 하부에는 유동성의 합성수지가 살포될 수 있는 살포구(242)가 형성된다.
거치대(250)는 매트 지지대(220)을 거쳐 와인딩 성형부(300)의 멘드렐(310)에 의해 와인딩되는 매트(30)가 중력에 의해 쳐지는 것을 방지하기 위하여 매트(30)를 지지하는 역할을 할 수 있다.
마지막으로, 와인딩 성형부(300)는 멘드렐(mandrel, 310), 회전축(320) 및 롤러(330)를 포함한다.
멘드렐(310)은 앞서 언급한 바와 같이, 필라멘트 와인딩 성형에 적용되는 금형으로서, 중공부(312)를 갖는 회전 원통으로 이루어진다.
회전축(320)은 멘드렐(310)의 중심축에 배치되며, 멘드렐(310)의 회전의 축이 된다. 이때, 멘드렐(310)이 시계방향으로 회전하면서 유리섬유(10)와 모래혼합물(20)이 부착된 매트(30)를 와인딩 성형할 수 있다.
롤러(330)는 멘드렐(310)의 측면에 배치되고, 합성수지 혼합된 모래혼합물(22)이 부착된 매트(30)를 와인딩 성형할 때, 성형된 매트(30)의 표면에 균일한 압력을 가함으로써 성형된 파이프의 표면을 균일하게 하고 그 밀도를 높여 파이프의 기계적 강도를 상승시킬 수 있다. 또한, 멘드렐(310)의 측면과의 간격을 조절함으로써 파이프의 두께를 조절할 수 있다.
도시하지는 않았으나, 매트(30)의 공급위치를 이동시킬 수 있는 캐리지를 매트 지지대(220)의 하부 또는 다른 가능한 위치에 배치할 수 있다.
상기 파이프 제조설비에 관한 설명을 토대로 본 발명의 실시예들에 의한 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 파이프의 제조방법에 관하여 설명하도록 한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명이 제1 실시예에 의한 파이프 제조방법의 제1 단계는, 합성수지가 함침된 유리섬유(12)인 1차 성형재를 필라멘트 와인딩 공법으로 1차 성형하는 단계(S 1)이다.
보빈(110)에 감겨있던 유리섬유(10)는 수지함침부(120)를 통과하면서 합성수지에 함침되고, 합성수지 함침된 유리섬유(12) 즉, 1차 성형재는 멘드렐(310)의 둘레에 와인딩될 수 있다. 이때, 합성수지 함침된 유리섬유(12)의 공급위치를 결정하는 캐리지(120)의 이동속도, 유리섬유(10) 가닥의 수와 배열상태, 멘드렐(310)의 회전속도 등에 의해 합성수지 함침된 유리섬유(12)의 감기는 패턴이 달라질 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 파이프 제조방법에 의해 제조된 파이프의 가장 안쪽 층은 합성수지 함침된 유리섬유(10)층으로 형성된다.
제2 단계는, 매트(30)를 준비하는 단계(S 2)이다.
이때, 매트(30)는 매트 공급부(210)에 권취되는 형태로 필요한 양만큼 준비한다.
매트(30)는 각종 섬유의 촙트 스트랜드 매트(chopped strand mat) 또는 로빙클로스(glass roving cloth)로 할 수 있다. 여기서, 상기 촙트 스트랜드 매트는 섬유 스트랜드의 묶음인 로빙을 적절한 길이로 절단하여 이를 무작위로 배열한 후 바인더로 이들 사이를 접착시킨 부직포 형태의 매트이고, 로빙클로스는 섬유 스트랜드의 묶음인 로빙을 씨실과 날실로 이용하여 직조한 직물을 뜻한다.
상기 섬유는 일반적인 방적사에 널리 이용되는 나일론, 폴리에스터, 면 등 각종 합성섬유 및 천연섬유일 수 있으며, 유리섬유를 이용할 수도 있다. 또한, 부직포나 직물이 아닌 편물을 적용하는 등 기술적으로 가능한 모든 매트의 형태를 적용할 수 있다.
제3 단계는, 제2 단계에서 준비한 매트(30) 상에 모래혼합물(20)을 살포하는 단계(S 3)이다.
상세하게는, 모래혼합물은 모래혼합물 저장/살포기(230)에 임시 저장되고, 모래혼합물(20)이 살포될 매트(30)는 매트 공급부(210)로부터 풀려나와 매트 지지대에 안착되어 일정한 속도로 a방향으로 움직인다(Ⅰ구간).
다음으로, 움직이는 매트(30) 상에 모래혼합물(20)이 모래혼합물 저장/살포기(230)의 살포구(232)를 통하여 살포되면, 매트(30) 상에 모래혼합물(20)이 소정의 두께로 놓인다. 여기서, 모래혼합물(20)은 규사, 유리섬유, 톱밥, 석회, 유리 분쇄물 등을 포함하는 혼합물을 뜻하고, 상기 모래혼합물(20)의 두께는 살포구(232)에서 단위시간당 모래혼합물(20)이 살포되는 양과 매트(30)가 이동하는 속도에 따라 달리 조절할 수 있다.(Ⅱ구간)
제4 단계는, 제3 단계를 거친 매트(30) 상에 합성수지를 살포하는 단계(S 4)이다.
합성수지 저장/살포기(240)에 저장된 유동성의 합성수지는 살포구(242)를 통해 모래혼합물(20)이 살포된 매트(30) 상에 살포된다. 이때, 살포되는 방법은 스프레이 분사로 하는 것이 바람직하나, 경우에 따라 자유낙하에 의한 살포로 할 수 있다. 이에 따라, 합성수지는 모래혼합물의 입자들 간에 형성된 공극 및 매트(30)에 형성되는 섬유와 섬유 사이 또는 로빙과 로빙 사이의 공간으로 침투한다.
살포된 합성수지는 모래혼합물 입자들을 서로 부착시켜 흩어지지 않도록 함과 동시에 모래혼합물(20)과 매트(30)를 결합시킬 수 있다. 여기서, 살포되는 상기 합성수지는 열가소성 또는 열경화성 수지를 모두 적용할 수 있으나, 열경화성 수지인 에폭시(Epoxy) 또는 불포화 폴리에스터(Unsaturated Polyester)로 하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 합성수지 혼합된 모래혼합물(22)이 부착된 매트(30) 즉, 2차 성형재가 완성된다.(Ⅲ구간)
제5 단계는, 상기 제3 단계와 제4 단계를 차례로 거친 상기 2차 성형재를 상기 1차 성형재에 의한 성형물 상에 와인딩 공법으로 2차 성형하는 단계(S 5)이다.
상기 2차 성형재는 와인딩 성형부(300)로 공급되고, 멘드렐(310)은 회전축(320)을 중심으로 시계방향으로 회전하며 상기 2차 성형재를 와인딩 성형한다. 이때, 롤러(330)는 멘드렐(310)의 측면에서 종방향으로 왕복운동하며 와인딩 성형물의 표면을 매끄럽게 정리하고, 파이프의 밀도를 높이는 동시에 그 두께를 조절하는 기능을 한다.(Ⅳ구간)
또한, 도시하지는 않았으나, 매트 지지대(220)에 캐리지(미도시)를 설치하여 맨드렐(310)의 종방향을 따라 일정한 속도로 왕복운동 하며 상기 2차 성형물재를 연속하여 공급될 수 있도록 하고, 이때, 맨드렐(310)의 회전속도와 상기 캐리지의 왕복운동 속도에 따라 상기 2차 성형재가 와인딩되는 패턴과 두께를 달리 조절할 수 있다.
제6 단계는, 합성수지 함침된 유리섬유(12)를 필라멘트 와인딩 공법으로 3차 성형하는 단계(S 6)이다.
3차 성형하는 방법은 상술한 1차 성형하는 상기 제1 단계와 동일하며, 여기에 이용되는 3차 성형재 또한 1차 성형재와 동일하다. 따라서 상세한 성형방법은 제1 단계의 설명을 참조하기로 한다.
제7 단계는, 1차 내지 3차 성형재에 의한 성형물 표면에 이형필름(50)을 압착하는 단계(S 7)이다.
이형필름(50)은 상기 성형물의 외면에 압착됨으로써, 성형물의 표면을 매끄럽게 정돈할 뿐만 아니라, 성형물의 밀도를 높여 궁극적으로 성형물의 강도를 향상시킬 수 있다. 즉, 롤러(330)에 의한 기능을 더욱 상승시키는 역할을 할 수 있다.
제8 단계는, 상기 단계들을 거쳐 완성된 성형물인 파이프를 경화시키는 단계(S 8)이다.
상기 단계들에서 적용된 유동성의 합성수지는 경화과정을 거쳐 단단하게 고형으로 굳어진다. 이때, 상기 경화는 자연 경화, 열 경화, 적외선 및 자외선 경화 중에 선택된 어느 하나로 할 수 있으며, 인위적으로 가해지는 열이나 적외선, 자외선은 원통형의 성형물의 외부와 맨드렐(310)의 중심에 형성된 중공부(320)에 가해짐으로써 경화를 효율적으로 수행할 수 있다.
마지막 단계로서 제9 단계는, 이형필름를 제거하고 멘드렐(310)을 성형물에서 분리하는 단계(S 9)이다.
이때, 원통형의 멘드렐(310)은 직경을 수축되도록 조절하여 성형물에서 분리할 수 있고, 이형필름(50)은 표면에서 물리적인 힘을 가하여 떼어낼 수 있다.
상기 단계들을 거쳐 본 발명의 제1 실시예에 의한 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 제조방법에 따른 파이프가 완성된다.
도 4에 따르면, 제1 실시예에 의한 제조방법에 따른 파이프의 횡단면은 안쪽으로부터 합성수지 함침된 유리섬유(12), 합성수지 혼합된 모래혼합물(22), 유리섬유 매트(30), 합성수지 함침된 유리섬유(12) 및 이형필름(50)의 순서로 층을 이루고 있다. 여기서, 이형필름(50)은 상술한 바와 같이 완성품에서 제거된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 파이프 제조방법에 따른 파이프의 횡단면도이다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 의한 매트와 모래를 이용한 파이프의 제조방법은, 상기 제5 단계와 제6 단계 사이에 와인딩 성형된 매트(30) 즉, 2차 성형재의 외면에 합성수지 살포하는 단계를 더 포함하는 것이 다르고, 나머지 단계는 상기 제1 실시예에서와 동일하다. 2차 성형재의 외면에 합성수지를 더 살포함으로써 매트(30)의 공극에 합성수지가 더 치밀하게 침투하도록 할 수 있으며, 파이프의 두께를 두껍게 할 뿐 아니라, 강도를 더 상승시킬 수 있다
제2 실시예에 의한 제조방법에 따른 파이프의 횡단면은 안쪽으로부터 수지 함침된 유리섬유(12), 합성수지 혼합된 모래혼합물(22), 매트(30), 합성수지층(40), 합성수지 함침된 유리섬유(12) 및 이형필름(50)의 층으로 이루어진다. 여기서, 이형필름(50)은 상술한 바와 같이 완성품에서 제거된다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 의한 파이프 제조방법에 따른 파이프의 횡단면도이다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 의한 매트와 모래를 이용한 파이프의 제조방법은, 제1 단계 내지 제5 단계의 공정을 거친 후, 다시 제1 단계부터 제9 단계까지의 공정을 차례로 수행한다. 이와 같이 1차 성형재 및 2차 성형재에 의한 와인딩 성형을 반복 시행함으로써 파이프의 두께를 두껍게 하고 강도를 더욱 높일 수 있다.
제3 실시예에 의한 제조방법에 따른 파이프의 횡단면은 안쪽으로부터 합성수지 함침된 유리섬유(12), 합성수지 혼합된 모래혼합물(22), 매트(30), 합성수지 함침된 유리섬유(12), 합성수지 혼합된 모래혼합물(22), 매트(30), 합성수지 함침된 유리섬유(12) 및 이형필름(50)의 층으로 이루어진다. 여기서, 이형필름(50)은 상술한 바와 같이 완성품에서 제거된다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 의한 파이프 제조방법에 따른 파이프의 횡단면도이다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 의한 매트와 모래를 이용한 파이프의 제조방법은, 제1 단계 내지 제5 단계의 공정을 거친 후, 다시 제2 단계부터 제9 단계까지 차례로 공정을 수행한다. 이와 같이 2차 성형재에 의한 와인딩 성형을 반복 시행함으로써 파이프의 두께를 두껍게 하고, 강도도 높일 수 있다.
제4 실시예에 의한 제조방법에 따른 파이프의 횡단면은 안쪽으로부터 합성수지 함침된 유리섬유(12), 합성수지 혼합된 모래혼합물(22), 매트(30), 합성수지 혼합된 모래혼합물(22), 매트(30), 합성수지 함침된 유리섬유(12) 및 이형필름(50)의 층으로 이루어진다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
예를 들면, 제3 실시예에서는, 제1 단계부터 제5 단계까지의 공정을 필요에 따라 2회 이상 반복하여 수행할 수 있다. 또한, 제4 실시예에서는, 제2 단계부터 제5 단계까지의 공정을 필요에 따라 2회 이상 반복하여 수행할 수 있다. 그 외에도 제3 실시예 및 제4 실시예에서 제5 단계 다음의 단계로서 성형된 매트(30) 외면에 유동성의 합성수지를 살포하는 공정을 더 포함할 수 있다.
10: 유리섬유 12: 합성수지 함침된 유리섬유
20: 모래혼합물 22: 합성수지 혼합된 모래혼합물
30: 매트 40: 합성수지층
50: 이형필름 100: 1차 성형재 공급부
110: 보빈 120: 수지 함침부
130: 캐리지 200: 2차 성형재 공급부
210: 매트 공급부 220: 매트 지지대
230: 모래혼합물 저장/살포기 232: 살포구
240: 합성수지 저장/살포기 242: 살포구
250: 거치대 300: 와인딩 성형부
310: 맨드렐 312: 중공부
320: 회전축 330: 롤러

Claims (18)

  1. 합성수지가 함침된 유리섬유(glassfiber)를 필라멘트 와인딩(filament winding) 공법으로 1차 성형하는 제1 단계;
    매트(mat)를 준비하는 제2 단계;
    상기 제2 단계의 매트 상에 모래혼합물을 살포하는 제3 단계;
    상기 제3 단계의 모래혼합물이 살포된 매트 상에 유동성의 합성수지를 살포하는 제4 단계;
    상기 제3 단계와 제4 단계를 거친 매트를 상기 제1 단계의 1차 성형된 성형물 상에 와인딩 공법으로 2차 성형하는 제5 단계;
    상기 2차 성형된 성형물 상에 합성수지가 함침된 유리섬유를 필라멘트 와인딩 공법으로 3차 성형하는 제6 단계; 및
    상기 단계들을 거친 성형물을 경화하는 제7 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    제2 단계는,
    상기 매트가 천연섬유, 합성섬유 및 유리섬유 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 섬유는,
    촙트 스트랜드 매트(chopped strand mat) 또는 로빙클로스(roving cloth)로 매트를 형성하는 것을 특징으로 하는 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 단계는,
    상기 모래혼합물이 규사, 유리섬유, 유리 파쇄물, 톱밥 및 석회 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제4 단계는,
    상기 유동성의 합성수지가 스프레이 분사 또는 자유낙하에 의해 살포되는 것을 특징으로 하는 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제4 단계는,
    유동성의 합성수지가 에폭시(Epoxy) 또는 불포화 폴리에스터(Unsaturated Polyester)인 것을 특징으로 하는 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제5 단계는,
    상기 2차 성형된 성형물 표면에 롤러로 압력을 가하여 표면을 매끄럽게 하고, 구조물의 강도를 높이는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제5 단계는,
    상기 2차 성형된 성형물 외면에 유동성의 합성수지를 살포하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제7 단계는,
    상기 경화가 자연경화, 열경화, 적외선 경화 및 자외선 경화 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단계 내지 상기 제5 단계는,
    1회 또는 복수 회 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단계 내지 상기 제5 단계는,
    1회 또는 복수 회 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물의 제조방법.
  12. 제1항, 제10항 또는 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제6 단계와 제7 단계 사이에는,
    상기 2차 성형된 성형물의 외면에 이형필름을 압착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물의 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 유리섬유 강화수지 중공 구조물은,
    유리섬유 강화수지 파이프 및 유리섬유 강화수지 저장탱크 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물의 제조방법.
  14. 중공 구조물의 최 내각에 합성수지가 함침된 유리섬유가 필라멘트 와인딩에 의해 성형된 유리섬유층;
    상기 유리섬유층 상에 배치되고, 합성수지가 혼합되어 입자 간에 결합이 이루어진 모래혼합물층;
    상기 모래혼합물층 상에 배치되고, 상기 합성수지에 의해 상기 모래혼합물층과 부착된 매트층; 및
    상기 매트층 상에 배치되고, 합성수지가 함침된 유리섬유가 필라멘트 와인딩에 의해 성형된 유리섬유층이 차례로 적층된 것을 특징으로 하는 매트와 모래를 이용한 유리섬유 중공 구조물.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 매트층과 상기 매트층 상에 배치된 유리섬유층 사이에는,
    유리섬유층, 모래혼합물층 및 매트층이 1회 또는 복수 회 반복하여 차례로 적층된 것을 특징으로 하는 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 매트층과 상기 매트층 상에 배치된 유리섬유층 사이에는,
    모래혼합물층 및 매트층이 1회 또는 복수 회 반복하여 차례로 적층된 것을 특징으로 하는 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매트 층 상에는,
    외측 방향으로 합성수지층이 더 배치되는 것을 특징으로 하는 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 유리섬유 강화수지 중공 구조물은,
    유리섬유 강화수지 파이프 및 유리섬유 강화수지 저장탱크 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 매트와 모래를 이용한 유리섬유 강화수지 중공 구조물.
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