KR20170115162A - 섬유토우 적층장치 및 이를 이용한 제품의 제조방법 - Google Patents

섬유토우 적층장치 및 이를 이용한 제품의 제조방법 Download PDF

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Abstract

수지에 함침된 섬유토우를 공급하는 공급유닛; 및 피적층물의 표면을 따라 이동하며, 공급유닛으로부터 공급받은 섬유토우를 피적층물의 표면에 밀착시키면서 적층하도록 완충기능이 구비된 적층유닛;을 포함하는 섬유토우 적층장치가 소개된다.

Description

섬유토우 적층장치 및 이를 이용한 제품의 제조방법{APPARATUS FOR LAMINATING FIBER TOW AND MANUFACTURING METHOD OF PRODUCT USING THE SAME}
본 발명은 완충기능이 구비되어 곡률부가 형성된 피적층물의 표면을 따라 이동하면서 섬유토우를 적층할 수 있는 섬유토우 적층장치에 관한 것이다.
기존의 섬유토우를 적층시키는 장치의 경우 완충기능이 구비되지 않고 직경이 큰 단수의 롤러를 이용하여 부품의 표면에 섬유토우를 적층하였기에 평평하거나 큰 곡률을 가진 부품에만 적용이 가능했다.
이에 따라 비행기의 날개와 같은 싸이즈가 큰 부품에 한정적으로 적용하였으며 작은 곡률을 가진 차량용 차체 부품 등에는 적용이 어렵다는 문제가 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
10-1323181 B1
본 발명은 완충기능이 구비되어 곡률부가 형성된 피적층물의 표면을 따라 이동하면서 섬유토우를 적층할 수 있는 섬유토우 적층장치을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 섬유토우 적층장치는 수지에 함침된 섬유토우를 공급하는 공급유닛; 및 피적층물의 표면을 따라 이동하며, 공급유닛으로부터 공급받은 섬유토우를 피적층물의 표면에 밀착시키면서 적층하도록 완충기능이 구비된 적층유닛;을 포함한다.
공급유닛은 섬유토우가 감겨져 있는 크릴; 크릴로부터 풀어진 섬유토우에 수지를 함침시키는 함침기; 및 섬유토우의 수지를 냉각하여 경화시키는 냉각기;를 포함할 수 있다.
적층유닛은 피적층물의 표면 상방에 배치되며, 피적층물의 표면을 따라 이동하는 바디; 상단부가 바디에 연결된 완충부; 완충부의 하단부와 연결되며, 바디의 폭방향과 수평한 방향의 회전축이 형성된 회전축부; 및 회전축부에 연결되어 회전축을 기준으로 회전하고, 공급유닛으로부터 공급받은 섬유토우를 피적층물의 표면에 롤링을 통해 적층하는 밀착롤러;를 포함할 수 있다.
완충부는 바디의 하면과 회전축부를 연결하되, 바디 하면으로부터 하방으로 연장된 길이가 가변되는 연장봉; 및 바디의 하면과 회전축부의 사이에서 연장봉의 외주면을 감싸도록 배치되고, 연장봉에 탄성을 부여하는 탄성부재;를 포함할 수 있다.
완충부, 회전축부 및 밀착롤러는 복수로 구성되어 바디의 길이방향을 따라 이격 설치되고, 각각의 완충부는 독립적으로 완충될 수 있다.
적층유닛은 공급유닛으로부터 공급된 섬유토우가 복수로 구성되어 복수의 섬유토우를 일체로 병합시키며, 병합된 섬유토우를 밀착롤러 측으로 가이딩하는 병합롤러;를 더 포함할 수 있다.
적층유닛은 바디가 진행되는 방향을 기준으로 바디의 전면에 형성되고, 공급유닛으로부터 공급받은 토우를 밀착롤러 측으로 가이딩하는 가이딩롤러;를 더 포함할 수 있다.
병합롤러는 바디의 전방 중 가이딩롤러의 상측 영역에 배치되어 섬유토우를 병합롤러와 가이딩롤러 사이로 통과시킴으로써 섬유토우의 장력이 유지될 수 있다.
적층유닛은 바디가 진행되는 방향을 기준으로 바디의 전방에 배치되어 섬유토우의 수지를 가열하는 가열기;를 더 포함할 수 있다.
적층유닛은 바디가 진행되는 방향을 기준으로 바디의 후면에 연결되고, 밀착롤러의 회전축과 수직하는 방향의 회동축이 형성되어 바디의 회동운동을 가능하게 하는 회동축부;를 더 포함할 수 있다.
완충기능이 구비된 섬유토우 적층장치를 이용하여 금형의 내부 표면을 따라 섬유토우를 적층하는 적층단계; 금형을 닫고, 적층된 섬유토우를 가압하여 제품의 형상으로 성형하는 성형단계; 및 성형된 제품을 금형으로부터 탈형하는 분리단계;를 포함한다.
완충기능이 구비된 섬유토우 적층장치를 이용하여 금속 또는 플라스틱 재질의 부품 표면을 따라 섬유토우를 적층하는 적층단계;를 포함한다.
부품은 플라스틱 재질로 형성되고, 섬유토우가 부품의 표면에 국부적으로 적층되어 부품의 국부보강이 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 섬유토우 적층장치에 따르면, 완충기능이 구비되어 곡률부가 형성된 피적층물의 표면을 따라 이동하면서 섬유토우를 적층할 수 있다. 또한, 섬유토우를 적층하는 밀착롤러와 완충기능을 하는 완충기가 복수로 구성되어 각각이 독립적으로 이동함으로써 피적층물의 표면에 섬유토우가 공극없이 밀착되는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 섬유토우 적층장치의 간략도를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 적층유닛의 작동 모습을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 적층유닛의 작동 모습을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 적층유닛의 작동 모습을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 적층유닛을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 적층유닛의 단면을 나타낸 도면.
도 7은 섬유토우를 적층한 파티션 패널을 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
본 발명에 따른 섬유토우 적층장치는 도 1과 같이 수지에 함침된 섬유토우(10)를 공급하는 공급유닛(100); 및 피적층물(20)의 표면을 따라 이동하며, 공급유닛(100)으로부터 공급받은 섬유토우(10)를 피적층물(20)의 표면에 밀착시키면서 적층하도록 완충기능이 구비된 적층유닛(200);을 포함한다.
본 발명에서 섬유토우(10)란 필라멘트, 섬유, 다수의 섬유로 구성되는 토우 및 섬유테이프를 포함하여 일컫는 단어로 사용된다. 섬유토우(10)를 구성하는 섬유에는 탄소섬유와 같은 고강도섬유, 유리섬유, 아리미드섬유와 같은 강인성섬유를 포함하며, 비단 상기한 섬유에 한정되지 않는다.
또한, 본 발명에서 피적층물(20)이란 적층의 대상이 되는 물건을 뜻하는 단어로서 부품에 해당할 수 있고, 금형에 해당할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않는다.
공급유닛(100)은 이와 같은 섬유토우(10)를 공급하는 장치로서, 바람직하게는 섬유토우(10)가 감겨져 있는 크릴(110); 크릴(110)로부터 풀어진 섬유토우(10)에 수지를 함침시키는 함침기(120); 및 섬유토우(10)의 수지를 냉각하여 경화시키는 냉각기(130);를 포함할 수 있다.
크릴(110)에는 섬유토우(10)가 감겨져 있으며, 크릴(110)이 고정된 회전축으로부터 회전에 따라 섬유토우(10)가 풀어지면서 공급된다. 크릴(110)로부터 풀어진 섬유토우(10)는 함침기(120)로 이동한다. 함침기(120)에는 수지가 수용되어 있을 수 있는 수용공간이 내부에 마련되고 상부에는 크릴(110)로부터 풀어진 섬유토우(10)가 들어갈 수 있는 상부홀이 형성되며 하부에는 수용공간을 통과하면서 수지에 함침된 섬유토우(10)가 빠져나갈 수 있는 하부홀이 형성될 수 있다. 이때 하부홀은 수지가 누액되지 않도록 수지에 함침된 섬유토우(10)만 빠져나갈 수 있는 크기로 형성됨이 바람직하다.
함침기(120)에 수용된 수지는 굳기 전 상태의 수지로서 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드(PA6), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등의 열가소성 수지일 수 있고 에폭시, 폴리우레탄, 아크릴(110) 등의 열경화성 수지일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
발명의 일실시예로서 복수의 크릴(110)이 함침기(120)에 투입될 경우 크릴(110)로부터 풀어진 각각의 섬유토우(10)가 함침기(120)를 통과하면서 일차적인 병합이 일어나도록 유도할 수 있다. 함침기(120)를 통과한 수지는 바람직하게는 일차적으로 병합된 섬유토우(10) 간의 병합 상태를 더욱 견고히 해주는 롤러를 더 포함할 수 있다.
또한, 섬유토우(10)를 절단해주는 절단기를 더 포함할 수 있다. 일방향으로 섬유토우(10)의 적층이 완료되면 섬유토우(10)를 절단하고 일방향과 나란하게 적층되지 않은 피적층물(20)의 표면을 적층하거나 타방향으로 피적층물(20)의 표면을 적층하기 위함이다.
수지에 함침된 섬유토우(10)는 냉각기(130)를 통과함으로써 수지의 온도가 냉각되어 수지를 일정 정도 경화할 수 있다. 일정 정도 경화된 수지는 유동성이 낮아져 수지가 섬유토우(10)로부터 이탈하지 않도록 할 수 있다.
피적층물(20)의 표면을 적층함에 있어서 수지에 예비적으로 함침되어 있는 프리프레그(Prepreg)를 이용할 경우 프리프레그의 수지가 굳지 않도록 프리프레그의 전체 온도를 항시 일정 이하의 온도로 유지해야 하는 것과 달리 수지에 함침된 섬유토우(10)만 즉각적으로 냉각해주면 되므로 에너지 측면에서 효율적이며, 원가절감이 가능하다.
적층유닛(200)은 도 2 내지 도 5와 같이 공급유닛(100)으로부터 공급된 섬유토우(10)를 피적층물(20)의 표면에 적층하는 역할을 한다. 이때 공급유닛(100)으로부터 공급된 섬유토우(10)는 수지에 함침된 상태일 수 있고 여러 가닥이 병합된 상태일 수 있다.
구체적으로 적층유닛(200)은 피적층물(20)의 표면 상방에 배치되며, 피적층물(20)의 표면을 따라 이동하는 바디(210); 상단부가 바디(210)에 연결된 완충부(220); 완충부(220)의 하단부와 연결되며, 바디(210)의 폭방향과 수평한 방향의 회전축이 형성된 회전축부(230); 및 회전축부(230)에 연결되어 회전축을 기준으로 회전하고, 공급유닛(100)으로부터 공급받은 섬유토우(10)를 피적층물(20)의 표면에 롤링을 통해 적층하는 밀착롤러(240);를 포함할 수 있다.
바디(210)는 피적층물(20)의 표면과 이격되어 섬유토우(10)가 적층될 피적층물(20)의 표면을 따라 이동한다. 이때 바디(210)의 하면은 피적층물(20)의 표면과 서로 마주본다.
밀착롤러(240)는 바디(210)의 폭방향과 나란하게 배치되며 롤링을 통해 공급유닛(100)으로부터 공급받은 섬유토우(10)를 피적층물(20)의 표면에 직접적으로 적층한다. 섬유토우(10)는 밀착롤러(240)와 피적층물(20)의 표면 사이에 위치되어 밀착롤러(240)가 회전을 통해 롤링됨에 따라 섬유토우(10)를 피적층물(20)에 표면에 적층하고 동시에 공급유닛(100)으로부터 섬유토우(10)의 공급을 유도한다.
밀착롤러(240)의 직경은 다양하게 형성될 수 있으나 바람직하게는 10mm 이하로 형성되어 직경이 큰 하나의 롤러를 이용하여 섬유토우(10)를 피적층물(20)의 표면에 적층하는 경우보다 피적층물(20)의 표면에 형성된 곡률부에 유연하게 대응할 수 있으며, 이에 따라 피적층물(20)의 표면에 견고하게 섬유토우(10)를 적층하는 것이 가능하다.
밀착롤러(240)는 회전축부(230)와 연결되며 회전축부(230)에는 밀착롤러(240)의 회전축이 마련되어 회전축을 중심으로 밀착롤러(240)가 피적층물(20)의 표면을 따라 회전한다.
완충부(220)는 바디(210)의 이동으로 밀착롤러(240)가 피적층물(20)의 표면을 따라 회전하는 과정에서 피적층물(20)의 표면에 형성된 곡률부를 지남에도 바디(210)는 높이 변화없이 수평으로 이동하고 오직 회전축부(230)와 밀착롤러(240)만 일체로서 수직이동 시키는 역할을 한다. 이에 따라 밀착롤러(240)가 곡률부가 형성된 피적층물(20)의 표면에 견고하게 섬유토우(10)를 적층하는 것이 가능하다.
바람직하게는 피적층물(20)의 표면에 형성된 곡률부에 따라 밀착롤러(240)의 직경과 개수를 변경할 수 있도록 회전축부(230)와 밀착롤러(240)는 완충부(220)로부터 탈부착하는 것이 가능하다.
구체적으로 완충부(220)는 바디(210)의 하면과 회전축부(230)를 연결하되, 바디(210) 하면으로부터 하방으로 연장된 길이가 가변되는 연장봉(221); 및 바디(210)의 하면과 회전축부(230)의 사이에서 연장봉(221)의 외주면을 감싸도록 배치되고, 연장봉(221)에 탄성을 부여하는 탄성부재(222);를 포함할 수 있다.
연장봉(221)은 바디(210) 하면에서 연장된 길이가 변할 수 있으므로 밀착롤러(240)가 피적층물(20)의 표면에 형성된 곡률부를 지나도 바디(210)의 높이는 변하지 않은 채 회전축부(230)와 밀착롤러(240)만 수직 방향으로 상하 이동하는 것이 가능하다.
도 5에서 AA 방향으로 단면을 표현한 도 6과 같이 바디(210)의 하면과 회전축부(230)의 사이는 연장봉(221)의 외주면을 감싸도록 탄성부재(222)가 배치되어 밀착롤러(240)가 높이가 높아지는 피적층물(20)의 표면에 형성된 곡률부를 지날 경우 탄성부재(222)는 수축하여 연장봉(221)이 줄어들 수 있게 해주고, 밀착롤러(240)가 높이가 낮아지는 피적층물(20)의 표면에 형성된 곡률부를 지날 경우 탄성부재(222)는 원형으로 복원되려고 하여 연장봉(221)을 늘어나게 한다.
이러한 탄성부재(222)는 바람직하게는 스프링이 이용될 수 있으며 탄성부재(222)의 탄성에 의해 밀착롤러(240)를 피적층물(20) 방향으로 가압하여 밀착롤러(240)가 압력을 가지면서 섬유토우(10)를 적층할 수 있게 한다.
완충부(220), 회전축부(230) 및 밀착롤러(240)는 복수로 구성되어 바디(210)의 길이방향을 따라 이격 설치되고, 각각의 완충부(220)는 독립적으로 완충되는 것을 특징으로 할 수 있다.
피적층물(20)의 표면에 섬유토우(10)가 공극없이 밀착되면서 적층되기 위해서는 완충부(220), 회전축부(230) 및 밀착롤러(240)가 한 세트로 구성되어 각각이 바디(210)의 하면에 이격 설치되며, 완충부(220)는 밀착롤러(240)가 피적층물(20)의 표면에 형성된 곡률부를 지남에 따라 독립적으로 완충기능을 수행할 수 있음이 바람직하다.
적층유닛(200)은 공급유닛(100)으로부터 공급된 섬유토우(10)가 복수로 구성되어 복수의 섬유토우(10)를 일체로 병합시키며, 병합된 섬유토우(10)를 밀착롤러(240) 측으로 가이딩하는 병합롤러(250);를 더 포함할 수 있다.
공급유닛(100)에서 크릴(110), 함침기(120) 및 냉각기(130)가 각각 복수로 구성될 경우 함침기(120) 및 냉각기(130)를 통과한 복수의 섬유토우(10)를 병합롤러(250)를 이용하여 일체로서 병합시킬 수 있으며, 롤링을 통해 병합된 섬유토우(10)를 밀착롤러(240) 측으로 가이딩하여 섬유토우(10)를 원활하게 공급해 줄 수 있다.
적층유닛(200)은 바디(210)가 진행되는 방향을 기준으로 바디(210)의 전면에 형성되고, 공급유닛(100)으로부터 공급받은 토우를 밀착롤러(240) 측으로 가이딩하는 가이딩롤러(260);를 더 포함할 수 있다.
가이딩롤러(260)는 회전축이 밀착롤러(240)와 동일하게 바디(210)의 폭방향과 나란하게 형성된다. 이에 따라 공급유닛(100)으로부터 공급받은 섬유토우(10)를 롤링을 통해 밀착롤러(240) 측으로 가이딩할 수 있다. 또한, 바디(210) 전면의 하단부에 섬유토우(10)가 간섭되어 섬유토우(10)가 손상되는 문제를 방지할 수 있다.
한편, 병합롤러(250)는 바디(210)의 전방 중 가이딩롤러(260)의 상측 영역에 배치되어 섬유토우(10)를 병합롤러(250)와 가이딩롤러(260) 사이로 통과시킴으로써 섬유토우(10)의 장력이 유지되도록 할 수 있다.
도 5와 같이 병합롤러(250)와 가이딩롤러(260)가 서로 엇갈리도록 배치되고 섬유토우(10)가 병합롤러(250)와 가이딩롤러(260) 사이를 통과함으로써 각각이 섬유토우(10)를 밀착롤러(240) 측으로 가이딩함은 물론이고 섬유토우(10)가 장력을 유지토록 하여 피적층물(20)의 표면에 원활하게 섬유토우(10)를 적층시킴이 가능하다.
또한, 적층유닛(200)은 바디(210)가 진행되는 방향을 기준으로 바디(210)의 전방에 배치되어 섬유토우(10)의 수지를 가열하는 가열기(270);를 더 포함할 수 있다.
상기에서 언급한 바와 같이 섬유토우(10)에 수지가 공급된 상태로 섬유토우(10)가 적층유닛(200)에 공급될 수 있다. 이때 수지가 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드(PA6), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등의 열가소성 수지일 경우 수지를 가열함으로써 수지의 유동성을 높여 섬유토우(10)가 피적층물(20)의 표면에 원활하게 적층되도록 할 수 있다.
적층유닛(200)은 바디(210)가 진행되는 방향을 기준으로 바디(210)의 후면에 연결되고, 밀착롤러(240)의 회전축과 수직하는 방향의 회동축이 형성되어 바디(210)의 회동운동을 가능하게 하는 회동축부(280);를 더 포함할 수 있다.
바디(210)는 고정체(미도시)에 고정되어 바디(210)와 고정체(미도시)가 함께 섬유토우(10)를 적층하는 방향으로 진행될 수 있다. 이때 바디(210)와 고정체(미도시)는 회동축부(280)를 매개로 하여 연결될 수 있고 이러한 회동축부(280)는 바디(210)의 후면에 연결되며, 밀착롤러(240)의 회동축과는 수직하는 방향의 회동축을 갖는다.
회동축부(280)에 의해 바디(210)가 회동하는 것이 가능해지므로 피적층물(20)의 표면에 형성된 곡률부가 바디(210)의 진행 방향으로 경사진 경우뿐만 아니라 바디(210)의 진행 방향과 수직한 방향으로 경사진 경우에도 이에 대응되는 바디(210)의 회동으로 밀착롤러(240)를 통해 피적층물(20)의 표면에 섬유토우(10)를 적층하는 것이 가능하다.
상기 섬유토우 적층장치를 이용한 제품의 제조방법은 완충기능이 구비된 섬유토우 적층장치를 이용하여 금형의 내부 표면을 따라 섬유토우(10)를 적층하는 적층단계; 금형을 닫고, 적층된 섬유토우(10)를 가압하여 제품의 형상으로 성형하는 성형단계; 및 성형된 제품을 금형으로부터 탈형하는 분리단계;를 포함한다.
상기 섬유토우 적층장치를 이용한 제품의 제조방법의 다른 실시예로서 완충기능이 구비된 섬유토우 적층장치를 이용하여 금속 또는 플라스틱 재질의 부품 표면을 따라 섬유토우(10)를 적층하는 적층단계;를 포함한다. 또한, 부품은 플라스틱 재질로 형성되고, 섬유토우(10)가 부품의 표면에 국부적으로 적층되어 부품의 국부보강이 이루어질 수 있다.
따라서 하기에서는 본 발명에 따른 섬유토우 적층장치의 실시예들을 살펴보고, 일실시예에 따른 섬유토우 적층장치를 이용하여 국부적으로 보강한 복합재 재질의 파티션 패널과 종래의 방법에 의해 제조된 복합재 재질의 파티션 패널을 비교하기로 한다.
( 실시예 )
첫 번째 실시예는 탄소섬유로 이루어진 섬유토우(10)만으로 피적층물(20)을 제조할 경우로서 금형을 열고 본 발명에 따른 섬유토우 적층장치를 사용하여 금형의 내면을 따라 섬유토우(10)를 적층한다. 적층이 완료되면 금형을 닫고 적층된 섬유토우(10)를 가압하여 제품의 형상대로 성형한다. 금형의 내면에 섬유토우(10)를 적층하기 전에 금형의 내면에 이형제를 분무하여 제조된 제품을 금형으로부터 원활하게 탈형할 수 있다.
두 번째 실시예는 스틸 재질의 부품 표면에 탄소섬유로 이루어진 섬유토우(10)를 적층하는 경우로서 본 발명에 따른 섬유토우 적층장치를 이용하여 스틸 재질의 부품 표면에 섬유토우(10)를 적층한다. 섬유토우(10)의 적층 후 금속에 녹이 스는 것을 방지하기 위해 방청유를 분무할 수 있다.
세 번째 실시예는 열가소성 플라스틱 재질의 부품 표면에 탄소섬유로 이루어진 섬유토우(10)를 적층하는 경우로서 본 발명에 따른 섬유토우 적층장치를 이용하여 열가소성 플라스틱 재질의 부품 표면에서 보강이 요구되는 위치에 국부적으로 섬유토우(10)를 적층한다.
네 번째 실시예는 상기 예시들과 동일한 방법으로 제품을 제조하되, 다층으로 적층이 요구되는 구간을 선별하여 해당부위에 본 발명에 따른 섬유토우 적층장치를 이용하여 섬유토우(10)를 적층한다.
( 실시예와 비교예 )
실시예는 세 번째 실시예와 같이 상대적으로 원가가 저렴한 유리섬유를 이용하여 0°, 90°, 90°, 0° 방향으로 적층하고 폴리프로필렌 수지를 주입한 복합재 재질의 부품에 본 발명에 따른 섬유토우 적층장치를 이용하여 도 7에 제시된 것처럼 탄소섬유로 이루어진 섬유토우(10)를 적층한 파티션 패널이다.
비교예는 상대적으로 원가가 값비싼 탄소섬유를 이용하여 0°, 90°, 90°, 0° 방향으로 적층하고 폴리프로필렌 수지를 주입하여 제조된 파티션 패널이다.
실시예와 비교예의 비틀림 하중에 의한 변위량을 비교하면 하기 표 1과 같다.
1번부분 변위량 2번부분 변위량 3번부분 변위량 4번부분 변위량
실시예 0.2696mm 0.2741mm 0.1673mm 0.1641mm
비교예 0.2612mm 0.2600mm 0.1527mm 0.1525mm
상기 표 1에서도 알 수 있는 것과 같이 비틀림 하중에 의한 변위량이 비교예보다 실시예가 전반적으로 동등한 수준인 것을 확인할 수 있다. 그럼에도 개당 제조원가를 비교하면 비교예의 경우 31814원인 것에 비해 실시예의 경우 14322원으로 제조원가가 2배 이하로 저렴하다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 : 섬유토우 20 : 피적층물
100 : 공급유닛 110 : 크릴
120 : 함침기 130 : 냉각기
200 : 적층유닛 210 : 바디
220 : 완충부 221 : 연장봉
222 : 탄성부재 230 : 회전축부
240 : 밀착롤러 250 : 병합롤러
260 : 가이딩롤러 270 : 가열기
280 : 회동축부

Claims (13)

  1. 수지에 함침된 섬유토우를 공급하는 공급유닛; 및
    피적층물의 표면을 따라 이동하며, 공급유닛으로부터 공급받은 섬유토우를 피적층물의 표면에 밀착시키면서 적층하도록 완충기능이 구비된 적층유닛;을 포함하는 섬유토우 적층장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    공급유닛은,
    섬유토우가 감겨져 있는 크릴;
    크릴로부터 풀어진 섬유토우에 수지를 함침시키는 함침기; 및
    섬유토우의 수지를 냉각하여 경화시키는 냉각기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유토우 적층장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    적층유닛은,
    피적층물의 표면 상방에 배치되며, 피적층물의 표면을 따라 이동하는 바디;
    상단부가 바디에 연결된 완충부;
    완충부의 하단부와 연결되며, 바디의 폭방향과 수평한 방향의 회전축이 형성된 회전축부; 및
    회전축부에 연결되어 회전축을 기준으로 회전하고, 공급유닛으로부터 공급받은 섬유토우를 피적층물의 표면에 롤링을 통해 적층하는 밀착롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유토우 적층장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    완충부는,
    바디의 하면과 회전축부를 연결하되, 바디 하면으로부터 하방으로 연장된 길이가 가변되는 연장봉; 및
    바디의 하면과 회전축부의 사이에서 연장봉의 외주면을 감싸도록 배치되고, 연장봉에 탄성을 부여하는 탄성부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유토우 적층장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    완충부, 회전축부 및 밀착롤러는 복수로 구성되어 바디의 길이방향을 따라 이격 설치되고,
    각각의 완충부는 독립적으로 완충되는 것을 특징으로 하는 섬유토우 적층장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    적층유닛은,
    공급유닛으로부터 공급된 섬유토우가 복수로 구성되어 복수의 섬유토우를 일체로 병합시키며, 병합된 섬유토우를 밀착롤러 측으로 가이딩하는 병합롤러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유토우 적층장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    적층유닛은,
    바디가 진행되는 방향을 기준으로 바디의 전면에 형성되고, 공급유닛으로부터 공급받은 토우를 밀착롤러 측으로 가이딩하는 가이딩롤러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유토우 적층장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    병합롤러는 바디의 전방 중 가이딩롤러의 상측 영역에 배치되어 섬유토우를 병합롤러와 가이딩롤러 사이로 통과시킴으로써 섬유토우의 장력이 유지되는 것을 특징으로 하는 섬유토우 적층장치.
  9. 청구항 3에 있어서,
    적층유닛은,
    바디가 진행되는 방향을 기준으로 바디의 전방에 배치되어 섬유토우의 수지를 가열하는 가열기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유토우 적층장치.
  10. 청구항 3에 있어서,
    적층유닛은,
    바디가 진행되는 방향을 기준으로 바디의 후면에 연결되고, 밀착롤러의 회전축과 수직하는 방향의 회동축이 형성되어 바디의 회동운동을 가능하게 하는 회동축부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유토우 적층장치.
  11. 완충기능이 구비된 섬유토우 적층장치를 이용하여 금형의 내부 표면을 따라 섬유토우를 적층하는 적층단계;
    금형을 닫고, 적층된 섬유토우를 가압하여 제품의 형상으로 성형하는 성형단계; 및
    성형된 제품을 금형으로부터 탈형하는 분리단계;를 포함하는 섬유토우 적층장치를 이용한 제품의 제조방법.
  12. 완충기능이 구비된 섬유토우 적층장치를 이용하여 금속 또는 플라스틱 재질의 부품 표면을 따라 섬유토우를 적층하는 적층단계;를 포함하는 섬유토우 적층장치를 이용한 제품의 제조방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    부품은 플라스틱 재질로 형성되고,
    섬유토우가 부품의 표면에 국부적으로 적층되어 부품의 국부보강이 이루어지는 것을 특징으로 하는 섬유토우 적층장치를 이용한 제품의 제조방법.
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