KR20120116519A - 열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 창호용 프로파일 - Google Patents

열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 창호용 프로파일 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 창호용 프로파일에 관한 것으로, 장섬유와 압출 수지가 함께 투입되는 1차 압출금형; 1차 압출금형의 출구에 연결되어 압출 수지를 장섬유의 필라멘트에 함침시키는 함침유닛; 함침유닛의 출구에 연결된 유도롤; 유도롤과 간격을 두고 설치된 히팅롤; 히팅된 복합재와 창호용 프로파일 제조용 합성수지가 함께 투입된 후 압출되어 복합재가 인서트된 압출 프로파일을 만드는 2차 압출금형;으로 구성된 설비를 이용하여 열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일을 제조하는 방법에 있어서; 상기 1차 압출금형에 다발 형태의 장섬유를 넓게 펼친 상태로 투입하면서, 동시에 상기 장섬유의 투입방향과 일정각도를 이루면서 1차 압출금형에 연결된 수지압출기를 통해 열가소성 수지를 상기 장섬유를 향해 압출하는 제1단계; 상기 제1단계를 통해 인출된 장섬유와 열가소성 수지를 함침유닛 내부에서 압착하고, 다수회의 트위스트를 겸한 절곡과 폴딩 후 수평상으로 다시 압착하여 열가소성 수지가 장섬유 필라멘스 내부 깊숙이까지 전부 침투되게 하여 고르고 균일하게 함침시켜 복합재를 만드는 제2단계; 상기 제2단계를 통해 인출되는 복합재를 유도롤로 일정방향으로 안내한 후 히팅롤을 통해 복합재의 표면을 평탄화시킴과 동시에 후속 압출에 적당한 온도로 예열시키는 제3단계; 상기 제3단계를 통해 예열된 복합재를 2차 압출금형에 투입함과 동시에 창호용 프로파일 제조를 위한 합성수지를 함께 투입하면서 압출하여 복합재가 합성수지에 인서트되게 하는 제4단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 지금까지 개시되지 않았던 폴딩 방식의 함침 방법을 제안하여 함침액인 열가소성 수지가 섬유다발을 구성하는 필라멘트의 내부 깊숙이까지 완전히 함침되게 하여 필라멘트의 기계적 특성 및 내식성, 내형성 등을 더욱 극대화시키고, 고르고 균일한 함침이 이루어지도록 하여 품질을 향상시키며, 함침 후 곧바로 창호용 프로파일로 압출할 수 있어 생산성 향상과 공정손실을 막고, 확인창을 설치하여 고장부위 진단과 수리를 쉽고 빠르게 하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 창호용 프로파일{METHOD FOR MANUFACTURING EXTRUSION PROFILE USING LONG FIBER COMPLEX MATERIALS MADE FROM THERMOPLASTIC RESIN IMPREGNATED AND MANUFACTURED WINDOW PROFILE BY THAT METHOD}
본 발명은 열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 창호용 프로파일에 관한 것으로, 보다 상세하게는 섬유상의 조직을 갖는 장섬유 복합소재에 열가소성 수지를 함침할 때 섬유를 균일하게 펼쳐 수지가 최대한 균일하게 함침되게 하여 기계적 강도와 내식성, 내형성을 향상시킨 장섬유 복합소재를 함침공정과 분리되지 않고 연속하여 창호용 프로파일로 압출되게 함으로써 생산성을 향상시키고, 작업공정을 줄여 공정 효율화를 달성할 수 한 열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 창호용 프로파일에 관한 것이다.
일반적으로, 섬유다발(특히 유리섬유)의 기계적 강도나 내식성, 또는 내형성을 향상시키기 위한 방법으로 섬유다발을 구성하는 개개의 필라멘트들을 수지로 코팅하는 방법이 이용되고 있다.
이때, 균일한 수지 코팅은 장섬유 복합소재(GMT, LFT 등)의 특성에 매우 중요한 영향을 미치므로 섬유다발을 구성하는 수 천 또는 수 만 가닥의 섬유 필라멘트가 수지에 완전히 접촉될 수 있도록 상기 필라멘트와 수지 사이의 접촉면적을 넓혀주거나 또는 상기 섬유다발 내의 필라멘트 사이, 다시 말해 섬유 필라멘트 집속체의 공극 사이로 수지를 강제 침투시키는 것이 필요하다.
이 경우, 사용되는 수지가 저점도의 수지일 때에는 섬유 필라멘트를 코팅하는데 큰 어려움이 없지만, 고점도의 수지인 경우에는 개개의 섬유 필라멘트를 코팅시키는 것이 매우 어렵다.
이러한 이유로 인해 현재까지 국내에서는 고점도 수지를 이용한 장섬유 복합재가 제조되거나 상업화되지 않고 있다.
현재까지 널리 사용되고 있는 고점도 수지를 이용한 연속섬유다발(섬유 필라멘트 집속체)의 코팅방법으로는 수지가 채워진 함침조 내에 실린더 또는 바 형태의 기구를 지그재그로 설치하여, 이 기구를 따라서 섬유다발이 지그재그로 진행할 때, 상기 실린더 또는 바의 표면상에서 섬유다발이 넓게 펼쳐지게 하여 상기의 섬유다발 속으로 수지가 쉽게 침투되게 하는 방법과, 함침조 내에 일직선으로 다수개의 도넛형 고리를 고정?배치하여, 이 도넛형 고리의 내측과 외측면에 접하는 상태로 섬유다발을 진행시켜 최대한 펼쳐줌으로써 수지와 필라멘트간의 접촉면적을 넓혀주는 방법이 있다.
전자의 방법은 미국특허 제4,549,920호과 미국특허 제4,439,387호에 기재되어 있으며, 후자의 방법은 미국특허 제4,728,387호와 미국특허 제5,133,282호, 국내특허 제0203471호와 제0221361호 등에 소개되어 있다.
그런데, 상기의 미국특허들에 개시된 전자의 방법은 함침시키고자 하는 수지의 점도가 어느 정도 이상이 되면 개개의 필라멘트들이 이들 수지에 완전히 함침되지 않아 이로부터 수득한 장섬유 복합재를 제조할 때, 섬유의 분산성이 매우 불량해지는 문제가 유발되었다.
뿐만 아니라, 지그재그로 배치된 원통형 실린더 표면에서 섬유다발을 분산시켜 끌어당길 때, 분산된 섬유다발의 가운데 있는 필라멘트와 가장자리 쪽의 필라멘트는 이동하는 거리가 다르기 때문에 장력이 불균일하게 발생되는 단점도 생겼다.
한편, 후자의 방법으로 개시된 미국특허들과 국내특허들의 경우에는 섬유 펼침에 의한 코팅방법이 소개되고 있는데, 이들의 경우 연속섬유다발을 구성하는 각 필라멘트들이 항상 일정하게 펼쳐지지 않는 즉, 볼록면의 정점에 필라멘트들이 모이거나 핀의 양 끝부분 또는 핀의 여러 곳에 나뉘어 모이게 되는 문제점이 발생하였다.
뿐만 아니라, 각각의 필라멘트가 동일한 거리를 움직이도록 상기 오목면과 볼록면을 설계하지 않으면, 상기 연속섬유다발을 이루는 무수히 많은 가닥의 필라멘트들이 제각기 다른 속도로 움직이게 되어 인접한 다른 필라멘트와 마찰에 의해 파쇄되는 문제도 생기게 된다.
이러한 문제점을 개선하기 위해 미국특허 제5,133,282호가 개시되었는데, 이는 첫번째 오는 오목핀의 한 점에 모은 다음, 두번째 오는 볼록핀 상에서 반경방향으로 펼쳐 좌우 대칭되게 섬유다발의 각 필라멘트를 분포시키는 기술이다.
그러나, 섬유다발을 볼록면 위에서 최대로 넓게 펼치기 위해서는, 볼록핀과 오목핀의 기하학적 구조에 관련된 설계변수와, 볼록핀과 오목핀의 수평 및 수직거리 등 고려해야 할 변수가 너무 많다는 단점이 있다.
또한, 국내특허의 경우 도넛 형상의 기구를 사용하여 각 필라멘트 사이에서 발생될 수 있는 섬유파쇄의 가능성을 감소시키려는 시도로 해석된다.
하지만, 이 경우는 도넛형상의 기구가 제자리에 고정된 형태이기 때문에 상기 도넛 형상의 기구 위에서 연속섬유다발을 펼치고 모으면서 끌어당기면 상기 섬유다발의 길이방향으로 마찰에 의한 장력이 발생하여 파쇄될 수 있다는 단점이 있어 고속으로 제품을 생산할 때 균일한 품질의 제품을 얻기가 불가능하다는 문제점이 있다.
이를 더 개량하기 위해, 국내공개특허 제2000-0024343호가 개시되었다.
개시된 바에 따르면, 각각의 섬유 필라멘트를 코팅하기 위한 고점도의 액상수지 또는 용융수지가 공급되는 함침조 또는 함침용 다이 내에 다수개의 회전 가능한 고정식 회전기구(항아리 형상의 롤러)와 상하 이동식 회전기구를 각각 설치하여 회전기구가 섬유다발의 이동방향으로 회전하기 때문에 섬유다발을 끌어당길 때 발생되는 장력의 크기를 줄일 수 있으며, 이와 동시에, 섬유다발이 분산되는 표면의 윤곽이 원호(원형)여서 각각의 필라멘트가 균일하게 분산되게 함으로써 집속체를 구성하는 개개의 섬유 필라멘트가 고루 분산되면서 과도한 장력에 의해 파쇄되지 않고 장섬유 복합재를 손쉽게 제조할 수 있도록 한 것임을 알 수 있다.
그런데, 이 경우에는 섬유다발의 끊어짐이나 넓게 펼치는 기술에 있어서는 상당한 진전이 있었으나 라인스피드를 올리게 되면 함침액이 균일하게 함침되지 못하여 특성 저하를 초래하고, 또한 필라멘트 내부까지는 완전히 수지가 함침되지 못하고 외부쪽 일부에만 함침되는 현상이 나타나는 단점이 파생되었다.
뿐만 아니라, 이러한 열가소성 수지가 함침된 장섬유 복합소재를 본 발명이 속한 분야인 창호용 프로파일을 만들기 위해서는 장섬유 복합소재를 먼저 만든 다음, 다시 압출 공정으로 이동하여 프로파일을 만들 수 있는 압출기에 투입하는 형태로 창호용 압출 프로파일을 별도로 제작해야 했으므로 물류 이동에 따른 비용상승, 수율 저하, 공수증대 등의 단점도 있었다.
덧붙여, 상기 개시 기술은 물론 본 발명이 속한 종래 기술에서는 함침 유닛이 밀폐된 상태로 동작되기 때문에 내부에서 고장 발생시 어느 부위에서 고장이 났는지 확인하기도 어려워 설비 전체를 분해한 후 고장 부위를 진단한 다음 교체하거나 수리해야 했으므로 공정손실이 매우 컸다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 섬유다발의 필라멘트 내부까지 균일하게 함침시킬 수 있도록 필라멘트 분사롤의 배치를 독특하게 하여 함침액, 즉 열가소성 수지가 묻혀진 상태에서 접어지고 눌러지게 함으로써 고르고 균일한 함침이 이루어지게 하고, 함침 유닛의 출구단에는 창호용 프로파일 압출기를 연속 설치하여 함침된 후 인출되는 장섬유 복합재를 곧바로 압출함으로써 공정손실이나 이동손실없이 창호용 압출 프로파일도 함침 작업에 연속하여 제조할 수 있도록 한 열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합소재를 이용한 압출 프로파일 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 창호용 프로파일을 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 장섬유와 압출 수지가 함께 투입되는 1차 압출금형; 1차 압출금형의 출구에 연결되어 압출 수지를 장섬유의 필라멘트에 함침시키는 함침유닛; 함침유닛의 출구에 연결된 유도롤; 유도롤과 간격을 두고 설치된 히팅롤; 히팅된 복합재와 창호용 프로파일 제조용 합성수지가 함께 투입된 후 압출되어 복합재가 인서트된 압출 프로파일을 만드는 2차 압출금형;으로 구성된 설비를 이용하여 열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일을 제조하는 방법에 있어서; 상기 1차 압출금형에 다발 형태의 장섬유를 넓게 펼친 상태로 투입하면서, 동시에 상기 장섬유의 투입방향과 일정각도를 이루면서 1차 압출금형에 연결된 수지압출기를 통해 열가소성 수지를 상기 장섬유를 향해 압출하는 제1단계; 상기 제1단계를 통해 인출된 장섬유와 열가소성 수지를 함침유닛 내부에서 압착하고, 다수회의 트위스트를 겸한 절곡과 폴딩 후 수평상으로 다시 압착하여 열가소성 수지가 장섬유 필라멘스 내부 깊숙이까지 전부 침투되게 하여 고르고 균일하게 함침시켜 복합재를 만드는 제2단계; 상기 제2단계를 통해 인출되는 복합재를 유도롤로 일정방향으로 안내한 후 히팅롤을 통해 복합재의 표면을 평탄화시킴과 동시에 후속 압출에 적당한 온도로 예열시키는 제3단계; 상기 제3단계를 통해 예열된 복합재를 2차 압출금형에 투입함과 동시에 창호용 프로파일 제조를 위한 합성수지를 함께 투입하면서 압출하여 복합재가 합성수지에 인서트되게 하는 제4단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 함침유닛 내부에는 수평압착하는 제1압착롤부, 트위스트시키면서 'V' 형상으로 절곡시키는 제1트위스트롤부, 절곡된 방향으로 폴딩시키면서 수직압착하는 폴딩롤부, 폴딩된 부분을 다시 트위스트시키면서 'V' 형상으로 절곡시키는 제2트위스트롤부, 절곡된 부분을 다시 수평압착하는 제2압착롤부가 입구단으로부터 출구단을 향해 간격을 두고 순차로 배열되고, 이 배열을 통해 상기 제2단계가 수행되는 것에도 그 특징이 있다.
또한, 상기 함침유닛에는 상기 제1압착롤부, 제1트위스트롤부, 폴딩롤부, 제2트위스트롤부, 제2압착롤부에 각각 대응되는 갯수로 개폐가능한 확인창이 더 설치되어, 고장시 즉시 수리할 수 있도록 구성된 것에도 그 특징이 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은 상술한 제조방법을 통해 복합재가 서로 떨어져 평행하게 인서트되는 형태 혹은 서로 떨어져 평행한 상태에서 일부가 서로 연결된 형태를 갖도록 인서트되는 형태 중 어느 하나의 형태로 제조된 것을 특징으로 하는 창호용 프로파일도 제공한다.
본 발명에 따르면, 지금까지 개시되지 않았던 폴딩 방식의 함침 방법을 제안하여 함침액인 열가소성 수지가 섬유다발을 구성하는 필라멘트의 내부 깊숙이까지 완전히 함침되게 하여 필라멘트의 기계적 특성 및 내식성, 내형성 등을 더욱 극대화시키고, 고르고 균일한 함침이 이루어지도록 하여 품질을 향상시키며, 함침 후 곧바로 창호용 프로파일로 압출할 수 있어 생산성 향상과 공정손실을 막고, 확인창을 설치하여 고장부위 진단과 수리를 쉽고 빠르게 하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일 제조방법을 설명하기 위한 공정 설비의 예시적인 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일 제조방법을 설명하기 위한 공정 설비의 다른 예를 보인 예시적인 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일 제조방법을 설명하기 위한 공정 설비중 함침유닛에서의 처리예를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일 제조방법에 의해 제조된 창호용 압출 프로파일의 예시도이다.
도 5는 도 4는 본 발명에 따른 열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일 제조방법에 의해 제조된 창호용 압출 프로파일의 다른 예를 보인 예시도이다.
이하에서는, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일 제조방법을 설명하기 위한 공정 설비의 예시적인 측면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일 제조를 위해 기본적인 설비 구성으로 1차 압출금형(100)을 포함한다.
상기 1차 압출금형(100)은 가소화된 수지(열가소성 수지)와, 장섬유(유리섬유 포함)가 만나는 금형이다.
이를 위해, 상기 1차 압출금형(100)의 일측, 바람직하기로는 함침유닛(200)과 평행한 방향으로는 장섬유가 투입되고, 그와 일정각도를 이루는 측면에서 가소화된 상태로 수지가 주입될 수 있도록 수지압출기(110)가 설치된다.
그리고, 상기 1차 압출금형(100)의 출구측에는 함침유닛(200)이 연결된다.
상기 함침유닛(200)은 내부에 다수의 롤이 설치되어 상기 장섬유, 더욱 정확하게는 장섬유다발을 분산시켜 펴주면서 그의 외표면에 묻어 있는 주입된 가소화된 수지를 섬유 필라멘트 내부로 함침시킬 수 있도록 트위스트시킴은 물론 폴딩하고 압착할 수 있도록 동작하게 된다.
이러한 예른 도 3에 잘 나타나 있다.
도 3은 본 발명에 따른 열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일 제조방법을 설명하기 위한 공정 설비중 함침유닛에서의 처리예를 보인 예시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 함침유닛(200) 내부에는 진행방향으로 제1압착롤부(210), 제1트위스트롤부(220), 폴딩롤부(230), 제2트위스트롤부(240), 제2압착롤부(250)가 간격을 두고 순차로 배열 설치된다.
그리고, 상기 함침유닛(200)으로 투입된 장섬유와 그 외부를 둘러싸고 있는 수지로 이루어진 복합재(C)는 이들 설비를 순차로 통과하면서 눌러지고, 트위스트되며, 폴딩되고, 다시 눌러지면서 필라멘트 내부 깊숙이까지 수지가 균일하면서도 고르게 함침될 수 있게 된다.
즉, 최초 투입시에는 수지가 복합재(C)의 외부를 감싸고 있는 형태인 도 3의 (Ⅰ)와 같이 유지된다.
그런 다음, 제1압착롤부(210)를 지나게 되면 복합재(C)가 눌리면서 수지중 일부가 복합재(C)를 구성하는 장섬유, 즉 필라멘트 사이로 일부 침투된다.
이어, 제1트위스트롤부(220)를 거치게 되면 펼쳐져 있던 복합재(C)가 트위스트되면서 폭방향 절반이 절곡되는 형태를 갖게 된다.
이때, 제1트위스트롤부(220) 및 앞서 설명한 제2트위스트롤부(240)는 서로 배치방향만 다를 뿐 구성은 동일한데, 이를 테면 두 개의 롤을 절곡가능한 형태로 배치할 수도 있고, 예시와 같이 'V'형 홈을 가진 기준롤(S)과 이 기준롤(S)에 맞물릴 수 있는 형상을 가진 절곡롤(T)로 이루어진 롤 조합을 사용할 수도 있다.
이와 같은 제1트위스트롤부(220)를 거치게 되면 복합재(C)는 수평상태에서 'V' 형상의 절곡상태를 유지하기 위해 트위스트되다가 결국 도 3의 (Ⅱ)와 같은 형태로 절곡되게 되는데, 이 과정에서 수지 일부가 필라멘트 사이로 더 침투되게 된다.
이어, 폴딩롤부(230)를 거치게 되는데, 상기 폴딩롤부(230)는 절곡된 복합재(C)를 완전히 접을 수 있도록, 즉 폴딩시킬 수 있도록 수직하게 세워진 압착롤이다.
그러면, 복합재(C)는 도 3의 (Ⅲ)과 같은 형태로 눌려지면서 수지의 상당 부분이 필라멘트 내부로 침투되게 된다.
이 상태에서, 다시 제2트위스트롤부(240)를 이용하여 트위스트시키면서 절곡하게 되면 복합재(C)는 도 3의 (Ⅳ)와 같은 형태로 절곡되게 되는데, 이때 수지중 대부분은 필라멘트 깊숙이까지 침투되게 된다.
이때, 상기 제2트위스트롤부(240)는 상기 제1트위스트롤부(240)와 시계방향 혹은 반시계방향에 상관없이 90°를 유지하도록 배치함으로써 수지 침투효율을 더욱 더 증대시킬 수 있다.
그러나, 복합재(C)가 한번 트위스트된 방향으로 계속 트위스트되게 해야만 필라멘트가 끊어지는 것도 방지할 수 있다.
이어, 제2압착롤부(250)를 통해 다시 수평상으로 되돌리면서 누르게 되면 탄성체(C)가 수평형태로 펼쳐지면서 도 3의 (Ⅴ)와 같은 상태를 유지하면서 수지가 완벽하게 필라멘트 깊숙이까지 균일하면서도 고르게 침투되고, 함침되게 된다.
덧붙여, 상기 함침유닛(200)에는 도 1의 도시와 같이 다수개, 바람직하기로는 상술한 5개의 롤부에 대응되게 5개의 확인창(260)이 설치된다.
상기 확인창(260)은 개폐 가능하게 구성되며, 내부에서 설비 고장시 이를 신속히 확인하고 교체하거나 보수할 수 있도록 하여 준다.
이를 위해, 상기 확인창(260)은 투명하게 형성됨이 바람직하다.
한편, 함침유닛(200)의 출구측에는 유도롤(300)이 설치된다.
상기 유도롤(300)은 함침된 장섬유 복합재, 즉 복합재(C)를 일정한 방향으로 유도하기 위한 것이다.
그리고, 상기 유도롤(300)의 출구측에는 히팅롤(400)이 설치된다.
상기 히팅롤(400)은 복합재(C)의 표면을 평탄하게 하면서 열을 주어 후속되는 연속 압출공정에서 프로파일로 제조될 합성수지와의 결합성을 높이기 위해 설치된다.
마지막으로, 상기 히팅롤(400)의 출구측에는 2차 압출금형(500)이 설치된다.
상기 2차 압출금형(500)은 다시 말해, 창호용 압출 프로파일을 만들기 위한 프로파일 금형이다.
여기에서, 제조된 프로파일에 장섬유 복합재가 인서트되어야 할 형태에 따라 도 2와 같이 2개의 1차 압출금형(100)과 2개의 함침유닛(200), 2개의 유도롤(300)를 사용하여 동시에 함침하고 압출할 수도 있다.
예컨대, 도 1이 본 발명에 따른 기본적인 방법을 설명하기 위한 것이라면, 도 2는 도 4와 도 5에 도시된 압출 프로파일(600,600')을 제조하기 위한 것이며, 더 사실적이라고 할 수 있다.
즉, 도 4의 경우는 압출 프로파일(600)에 인서트된 복합재(C)가 서로 연결되어 있기 때문에 이를 구현할 수 있도록 상기 2차 압출금형(500)을 2개 사용하되, 하나는 직선으로 배치하고 다른 하나는 'ㄱ' 형상으로 배치함으로써 가능하고, 도 5의 경우는 압출 프로파일(600')에 인서트된 복합재(C)가 서로 떨어진 상태에서 평행하게 배열되어 있으므로 이를 구현하기 위해 상기 2차 압출금형(500) 2개를 서로 분리시킨 상태로 평행하게 배열함으로써 실시할 수 있다.
이러한 공정 설비를 이용하여 창호용 압출 프로파일을 제조하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 1차 압출금형(100)에 다발 형태의 장섬유를 넓게 펼친 상태로 투입하면서, 상기 1차 압출금형(100)과 연결된 수지압출기(110)를 통해 열가소성 수지를 상기 장섬유를 향해 압출하는 제1단계가 수행된다.
그러면, 상기 장섬유에 열가소성 수지가 묻는 형태를 유지하고, 1차 압출금형(100)을 통과하면서 수지가 장섬유 필라멘트를 전체적으로 감싸는 형태의 복합재(C)를 이루게 된다.
이 상태에서, 함침유닛(200)으로 투입되어 함침되는 제2단계가 진행된다.
상기 제2단계는 함침유닛(200) 내부에 복합재(C)의 진행방향으로 순차 설치된 제1압착롤부(210), 제1트위스트롤부(220), 폴딩롤부(230), 제2트위스트롤부(240), 제2압착롤부(250)를 통과하면서 압착되고, 트위스트되면서 절곡되며, 절곡된 부분의 접어지고, 접어진 상태에서 다시 트위스트되면서 절곡되며, 절곡된 부분이 다시 압착되면서 수평하게 펼쳐진 상태로 인출되는데, 그 과정에서 수지가 전부 필라멘스 내부 깊숙이까지 완벽하게 침투하여 함침되되, 고르고 균일하게 함침되게 된다.
이렇게 하여, 함침이 완료되면 함침된 복합재(C)는 유도롤(300)를 통해 정해진 방향으로 안내되며, 히팅롤(400)를 통과하면서 표면이 평탄화됨과 동시에 압출 성형에 적당한 온도로 예열되게 되는 제3단계가 진행된다.
상기 제3단계 후 창호용 압출 프로파일의 형상에 맞게 배치된 2차 압출금형(500)으로 투입되며, 동시에 상기 2차 압출금형(500)에 접속된 프로파일 제조용 합성수지 압출기(미도시)를 통해 주입되는 합성수지와 함께 압출되면서 상기 복합재(C)가 도 4 또는 도 5와 같은 형태로 인서트되는 제4단계가 수행된다.
이와 같이, 제1,2,3,4단계를 거치게 되면 함침과 함께 한 설비에서 창호용 압출 프로파일을 즉시 제조할 수 있게 되어 공정손실을 줄이고, 물류비용을 절감하며, 작업의 편의성도 향상시킨다.
뿐만 아니라, 함침유닛(200)에는 확인창(260)이 다수개 설치되어 있어 설비 고장시 즉시 확인 및 단시간내 보수가 가능하여 생산효율 저하도 막게 된다.
100 : 1차 압출금형                  110 : 수지압출기
200 : 함침유닛                      300 : 유도롤
400 : 히팅롤                        500 : 2차 압출금형

Claims (4)

  1. 장섬유와 압출 수지가 함께 투입되는 1차 압출금형; 1차 압출금형의 출구에 연결되어 압출 수지를 장섬유의 필라멘트에 함침시키는 함침유닛; 함침유닛의 출구에 연결된 유도롤; 유도롤과 간격을 두고 설치된 히팅롤; 히팅된 복합재와 창호용 프로파일 제조용 합성수지가 함께 투입된 후 압출되어 복합재가 인서트된 압출 프로파일을 만드는 2차 압출금형;으로 구성된 설비를 이용하여 열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일을 제조하는 방법에 있어서;
    상기 1차 압출금형에 다발 형태의 장섬유를 넓게 펼친 상태로 투입하면서, 동시에 상기 장섬유의 투입방향과 일정각도를 이루면서 1차 압출금형에 연결된 수지압출기를 통해 열가소성 수지를 상기 장섬유를 향해 압출하는 제1단계;
    상기 제1단계를 통해 인출된 장섬유와 열가소성 수지를 함침유닛 내부에서 압착하고, 다수회의 트위스트를 겸한 절곡과 폴딩 후 수평상으로 다시 압착하여 열가소성 수지가 장섬유 필라멘스 내부 깊숙이까지 전부 침투되게 하여 고르고 균일하게 함침시켜 복합재를 만드는 제2단계;
    상기 제2단계를 통해 인출되는 복합재를 유도롤로 일정방향으로 안내한 후 히팅롤을 통해 복합재의 표면을 평탄화시킴과 동시에 후속 압출에 적당한 온도로 예열시키는 제3단계;
    상기 제3단계를 통해 예열된 복합재를 2차 압출금형에 투입함과 동시에 창호용 프로파일 제조를 위한 합성수지를 함께 투입하면서 압출하여 복합재가 합성수지에 인서트되게 하는 제4단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서;
    상기 함침유닛 내부에는 수평압착하는 제1압착롤부, 트위스트시키면서 'V' 형상으로 절곡시키는 제1트위스트롤부, 절곡된 방향으로 폴딩시키면서 수직압착하는 폴딩롤부, 폴딩된 부분을 다시 트위스트시키면서 'V' 형상으로 절곡시키는 제2트위스트롤부, 절곡된 부분을 다시 수평압착하는 제2압착롤부가 입구단으로부터 출구단을 향해 간격을 두고 순차로 배열되고, 이 배열을 통해 상기 제2단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서;
    상기 함침유닛에는 상기 제1압착롤부, 제1트위스트롤부, 폴딩롤부, 제2트위스트롤부, 제2압착롤부에 각각 대응되는 갯수로 개폐가능한 확인창이 더 설치되어, 고장시 즉시 수리할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 열가소성 수지로 함침된 장섬유 복합재를 이용한 압출 프로파일 제조방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 따른 제조방법을 통해 복합재가 서로 떨어져 평행하게 인서트되는 형태 혹은 서로 떨어져 평행한 상태에서 일부가 서로 연결된 형태를 갖도록 인서트되는 형태 중 어느 하나의 형태로 제조된 것을 특징으로 하는 창호용 프로파일.
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