KR20230071505A - 유리탄소섬유 복합재 제조장치 및 이를 이용한 유리탄소섬유 복합재 제조방법 - Google Patents

유리탄소섬유 복합재 제조장치 및 이를 이용한 유리탄소섬유 복합재 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유리탄소섬유 복합재 제조장치 및 이를 이용한 유리탄소섬유 복합재 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 유리섬유를 풀어서 공급하는 유리섬유공급부와, 탄소섬유를 풀어서 공급하는 탄소섬유공급부와, 상기 유리섬유공급부로부터 공급된 유리섬유를 함침조에 수용된 레진에 함침시키는 제 1 함침부와, 상기 탄소섬유공급부로부터 공급된 탄소섬유를 함침조에 수용된 레진에 함침시키는 제 2 함침부와, 상기 제 1 함침부와 상기 제 2 함침부에서 레진에 함침된 탄소섬유를 서로 꼬여지게 가공하여 봉 형상의 유리탄소섬유를 형성하는 와인딩부와, 상기 와인딩부에서 형성된 유리탄소섬유를 관체의 내부로 진입시켜 가열하여 유리탄소섬유에 함침된 레진을 경화시키는 건조부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유리탄소섬유 복합재의 제조장치 및 이를 이용한 유리탄소섬유 복합재의 제조방법에 관한 것이다.

Description

유리탄소섬유 복합재 제조장치 및 이를 이용한 유리탄소섬유 복합재 제조방법{Apparatus for producing the glass carbon fiber composites and producing method for the glass carbon fiber composites usng the same}
본 발명은 유리탄소섬유 복합재 제조장치 및 이를 이용한 유리탄소섬유 복합재 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 유리섬유를 풀어서 공급하는 유리섬유공급부와, 탄소섬유를 풀어서 공급하는 탄소섬유공급부와, 상기 유리섬유공급부로부터 공급된 유리섬유를 함침조에 수용된 레진에 함침시키는 제 1 함침부와, 상기 탄소섬유공급부로부터 공급된 탄소섬유를 함침조에 수용된 레진에 함침시키는 제 2 함침부와, 상기 제 1 함침부와 상기 제 2 함침부에서 레진에 함침된 탄소섬유를 서로 꼬여지게 가공하여 봉 형상의 유리탄소섬유를 형성하는 와인딩부와, 상기 와인딩부에서 형성된 유리탄소섬유를 관체의 내부로 진입시켜 가열하여 유리탄소섬유에 함침된 레진을 경화시키는 건조부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유리탄소섬유 복합재의 제조장치 및 이를 이용한 유리탄소섬유 복합재의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유리탄소섬유 복합재(Glass Carbon Fiber Composites)는 탄소섬유재와 유리섬유재를 일체로 와인딩(winding)시켜 형성한 소재로서, 탄소섬유재로 이루어진 심재의 외주면에 유리섬유재를 와인딩하거나, 또는, 유리섬유재로 이루어진 심재의 외주면에 탄소섬유재를 와인딩시킨 구성으로 이루어지며, 일종의 강화 폴리머 유리섬유재(GFRP, Glass Fiber Reinforced Polymer)이다.
이러한 유리탄소섬유 복합재는 투명성, 불활성, 절연성, 내부식성, 내약품성, 유연성이 우수하고 중량이 가벼울 뿐만 아니라 인장강도가 높은 특성을 가지고 있어, 기존의 금속재로 이루어진 철근재의 대체재로 평가받고 있으며 향후 응용 분야가 더욱 확장될 수 있는 소재이다.
그러나 종래의 유리탄소섬유 복합재를 생산하는 방식은 롤러 구조로 끌어당기는 풀 트루전 피딩(Pull Trusion Feeding) 방식의 레진이송몰딩(RTM, Resin Transfer Molding) 방식을 사용하였는데, 이러한 종래의 RTM 방식은 공정이 직진성을 가지고 있어 복합적인 형상의 제품을 1 대의 기계공정(Process) 내에서 생산하기가 곤란한 문제점이 있었다.
한편, 이러한 유리탄소섬유 복합재의 제조장치와 제조방법에 관한 선행기술로서 대한민국 특허등록공보 제 674002 호의 나선형으로 강화된 콘크리트용 복합재 리바 및 그 제조장치의 기술과, 대한민국 특허공개공보 제 2020-58071 호의 유리 섬유 리바 제조용 인발 다이의 기술과, 대한민국 특허공개공보 제 2007-117789 호의 콘크리트용 섬유강화 복합체 보강근의 기술이 공지되어 있다.
상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 1 대의 기계공정(process) 내에서 복합 형상으로 이루어진 유리탄소섬유복합재를 효율적으로 생산할 수 있는 유리탄소섬유 복합재 제조장치 및 이를 이용한 유리탄소섬유 복합재 제조방법의 구성을 제공한다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 유리탄소섬유 복합재 제조장치 및 이를 이용한 유리탄소섬유 복합재 제조방법은, 유리섬유를 풀어서 공급하는 유리섬유공급부와, 탄소섬유를 풀어서 공급하는 탄소섬유공급부와, 상기 유리섬유공급부로부터 공급된 유리섬유를 함침조에 수용된 레진에 함침시키는 제 1 함침부와, 상기 탄소섬유공급부로부터 공급된 탄소섬유를 함침조에 수용된 레진에 함침시키는 제 2 함침부와, 상기 제 1 함침부와 상기 제 2 함침부에서 레진에 함침된 탄소섬유를 서로 꼬여지게 가공하여 봉 형상의 유리탄소섬유를 형성하는 와인딩부와, 상기 와인딩부에서 형성된 유리탄소섬유를 관체의 내부로 진입시켜 가열하여 유리탄소섬유에 함침된 레진을 경화시키는 건조부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 유리탄소섬유 복합재 제조장치 및 이를 이용한 유리탄소섬유 복합재 제조방법은, 함침된 레진 수지를 경화시키는 건조부를 저온부와 고온부로 구획함으로써, 건조부의 저온부에서 유리탄소섬유의 경화속도를 조정하여 유리탄소섬유에 함침된 레진을 반응고 상태에서 성형한 후 고온부로 이송하고, 이송된 유리탄소섬유를 고온부에서 완전히 건조시킴으로써 1 대의 기계공정(process) 내에서 복합 형상으로 이루어진 유리탄소섬유복합재를 효율적으로 생산할 수 있는 효과를 발현한다.
도 1 은 본 발명의 유리탄소섬유 복합재 제조장치의 평면도.
도 2 는 본 발명의 유리탄소섬유 복합재 제조장치의 측면도.
도 3a 및 도 3b 는 본 발명의 제조장치의 유리섬유공급부의 구성을 보여주는 사진도면.
도 4 는 본 발명의 제조장치의 와인딩부의 구성을 보여주는 사진도면.
도 5a 및 도 5b 는 본 발명의 제조장치의 와인딩부에 설치되는 성형롤러의 구성도.
도 6 및 도 7 은 본 발명의 제조장치의 건조부의 구성을 보여주는 사진도면.
도 8 은 본 발명의 제조장치의 냉각부의 구성을 보여주는 사진도면.
도 9 는 본 발명의 제조장치의 당김부의 구성을 보여주는 사진도면.
도 10 는 본 발명의 제조장치의 커팅부의 구성을 보여주는 사진도면.
도 11 은 본 발명의 제조장치를 이용한 유리탄소섬유 복합재의 제조방법의 순서도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 유리탄소섬유 복합재 제조장치 및 이를 이용한 유리탄소섬유 복합재 제조방법을 상세하게 설명한다.
단, 개시된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분하게 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 태양으로 구체화될 수도 있다.
또한, 본 발명 명세서에서 사용되는 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1 은 본 발명의 유리탄소섬유 복합재 제조장치의 평면도, 도 2 는 본 발명의 유리탄소섬유 복합재 제조장치의 측면도이다.
각 도면을 참조하면, 본 발명의 유리탄소섬유 복합재 제조장치(1)는, 유리섬유공급부(10), 탄소섬유공급부(20), 제 1 함침부(30), 제 2 함침부(40), 와인딩(winding)부(50), 건조부(60), 냉각부(70), 당김부(80), 커팅부(90)를 포함하여 구성된다.
상기 유리섬유공급부(10)는 본 발명의 유리탄소섬유복합재를 형성하기 위한 유리섬유(G)가 권취되어 풀려져 나오는 부분이다.
상세하게는, 도 3a 에 도시된 바와 같이, 상기 유리섬유공급부(10)는 다수개의 층별로 구획되도록 형성된 프레임(12) 상에 유리섬유(G)가 권취된 다수개의 크릴(creel)(11)이 거치된 것이다.
그리고 도 3b 에 도시된 바와 같이, 각각의 크릴(11)로부터 유리섬유(G)가 풀려져 나와서 제 1 함침부(30)의 입구프레임(31)을 거쳐서 함침조(32)에 수용된 레진(R)(resin,수지)에 함침된다.
이때, 생산하려고 하는 유리탄소섬유 복합재의 굵기에 따라서 유리섬유(G)의 굵기를 선정하게 된다.
상기 제 1 함침부(30)는 유리섬유(G)를 함침시킬 레진(R)이 수용되는 함침조(32)와, 상기 함침조(32)의 전단에 부착되어 유리섬유(G)의 각 다발들을 수집하여 일괄적으로 함침조(32)로 전달하는 입구프레임(31)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제 1 함침부(30)의 함침조(32)에 수용되는 레진은 유리탄소섬유 복합재가 달성하려고 하는 인장강도에 따라서 선정되며, 바람직하게는, 상기 레진에 착색제를 포함시켜 생산될 유리탄소섬유 복합재가 종래의 철근의 색상으로 발색되도록 하는 기능을 부여하도록 할 수 있다.
또한, 상기 제 1 함침부(30)의 후단에 탄소섬유공급부(20)가 설치된다.
상기 탄소섬유공급부(20)는 전술한 유리섬유공급부(10)와 유사한 구성을 가지는 것으로서, 도 3a 에 도시된 바와 같은 구조의 다수개의 층별로 구획되도록 형성된 프레임(22) 상에 탄소섬유(C)가 권취된 다수개의 크릴(21)이 거치된 구성이다.
그리고 탄소섬유공급부(20)의 각각의 크릴(21)로부터 탄소섬유(C)가 풀려져 나와서 제 2 함침부(40)의 함침조(42)에 수용된 레진(R)에 함침된다. 여기서, 상기 탄소섬유(C)는 생산하려고 하는 유리탄소섬유 복합재의 굵기에 따라서 해당 굵기가 선정된다.
상기 제 2 함침부(40)는 제 1 함침부(30)와 유사한 구조로서, 탄소섬유(C)를 함침시킬 레진(R)이 수용되는 함침조(42)와, 상기 함침조(42)를 거치하는 베이스프레임(41)을 포함하여 구성된다.
통상적으로, 상기 제 1 함침부(30) 및 제 2 함침부(40)의 각 함침조(32,42)에 수용되는 레진(R)은 에폭시-함유 레진이며, 이러한 에폭시-함유 레진은 열경화성 수지, 열가소성 수지 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
이때, 상기 에폭시-함유 레진에 사용가능한 열경화성 수지는 페놀 수지(PH), 에폭시 수지(EP), 멜라민 수지, 불포화폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 규소 수지, 또는 폴리우레탄 수지 등을 들 수 있으며, 상기 에폭시-함유 레진에 사용가능한 열가소성 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스틸렌, 아크릴 수지, 염화비닐 수지, 초산비닐 수지, 메틸메타크릴 수지, 폴리아미드 수지, 셀룰로이드 등을 들 수 있으며, 제조될 유리탄소섬유의 인장강도 및 기타 요구되는 특성에 따라서 레진의 종류를 선정한다.
따라서 유리섬유공급부(10)로부터 공급된 유리섬유(G)는 제 1 함침부(30)에 수용된 레진에 함침되어 레진이 흡수된 상태에서 이송되면서, 상기 탄소섬유공급부(20)로부터 공급되어 제 2 함침부(40)에 수용된 레진에 함침되어 레진이 흡수된 상태의 탄소섬유(C)와 함께 이송되다가 제 2 함침부(40)의 후단에 배치된 와인딩부(50)에 의하여 유리섬유(G)와 탄소섬유(C)가 함께 와인딩되면서 꼬여지게 된다.
상기 와인딩부(50)는 도 1, 2 및 4 에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 함침부(40)의 후단에 배치된 것으로서, 제 1 함침부(30)에 의하여 레진이 흡수된 상태의 유리섬유(G)와 제 2 함침부(40)에 의하여 레진이 흡수된 상태의 탄소섬유(C)의 다발이 함께 투입되어 각 섬유(G,C)들을 상호 꼬여지게 가공하여 봉 형상의 유리탄소섬유(F)를 형성하는 부분이다.
이러한 상기 와인딩부(50)는 하부의 베이스(51)와, 상기 베이스(51)의 상단에 거치된 와인딩기(52)와, 와인딩기(52)의 전단에 부착되어 진입구(53)와, 상기 진입구(53)의 전방에 배치되어 유리섬유(G)와 탄소섬유(C)의 다수개의 다발들을 수렴시켜 진입구(53)로 전달하는 인렛(inlet)금구(54)와, 상기 와인딩기(52)의 배면에 형성되어 와인딩이 완료된 상태의 유리탄소섬유(F)를 외부로 배출하는 배출구(55)와, 상기 와인딩기(52)의 배출구(55) 후단에 장착되는 평판(57)에 설치되어 와인딩된 유리탄소섬유(F)를 건조부(60)로 이송시키기 위하여 유리탄소섬유(F)를 팽팽하게 지지하는 지지롤러(56a,56b)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 와인딩기(52)는 유리섬유(G) 및 탄소섬유(C)를 상호 꼬아주는 통상의 공지된 와인딩기(52)를 이용하면 된다.
특히, 유리탄소섬유 복합재를 종래의 금속재의 철근과 유사한 형상으로 성형하기 위하여, 일례로, 도 5a 및 도 5b 에 도시된 바와 같은 제 1 성형롤러(100) 및 제 2 성형롤러(200)를 내부에 구비한 와인딩기(52)를 이용할 수 있다.
도 5a 및 도 5b 를 참조하면, 와인딩기(52)의 내부에 유리섬유(G) 및 탄소섬유(C)가 사이로 지나가도록 제 1 성형 롤러(100; 110, 120)가 쌍으로 구비된다.
상기 제 1 성형 롤러(110, 120)는 유리 섬유가 가운데 구멍(130)으로 지나가도록 서로 역방향으로 회전하면서(청색 화살표 참조) 유리 섬유를 성형한다.
이때, 제1 성형 롤러(110, 120)는 외주에 단면이 반원인 홈(112, 122)이 외주를 따라 360°형성되어 있다. 레진이 함침된 유리 섬유가 인발되면서, 유리 섬유 외주를 한 쌍의 제1 성형 롤러(110, 120)가 회전하면서 단면이 원형인 봉 형상으로 성형하게 된다. 한 쌍의 제1 성형 롤러(110, 120)가 맞닿게 되면, 가운데 원형의 구멍(130)이 생기고, 이 구멍(130)을 유리 섬유가 통과하면서 성형이 이루어지게 된다.
이때, 반원인 홈(112, 122)의 중앙에 내측으로 더 연장된 리브 홈(114, 124)이 형성되어, 제1 성형 롤러(110, 120)가 회전함에 따라 원형인 봉에 축 방향으로 리브(rib)가 형성될 수 있다.
또한, 제 2 성형 롤러(200: 210, 220)는 단면이 반원인 제1 홈(212, 222)이 외주를 따라 360°전체에 형성되며, 마디를 형성하기 위해 단면이 더 큰 반원인 제2 홈(214, 224)이 소정 간격을 두고 제1 홈(212, 222)에 형성된다. 따라서 유리 섬유가 인발되면서 원형의 봉에 소정 간격을 두고 마디가 형성되게 된다.
이때, 한 쌍의 제2 성형 롤러(210, 220)가 맞닿게 되면, 가운데 원형의 구멍(230)이 생기고, 이 구멍(230)을 유리 섬유(G) 및 탄소 섬유(C)가 통과하면서 성형이 이루어지게 된다.
이때, 제2 성형 롤러(210, 220)가 마디를 성형하면서 제1 성형 롤러(110, 120)에 의해 성형된 리브를 누르는 것을 방지하기 위해 회피홈(232)이 형성된다. 회피홈(232)은 제2 성형롤러(210, 220)의 제1 홈(212, 222)의 양단에 추가적인 홈(216, 226)을 형성함으로써, 한 쌍의 제2 성형 롤러(210, 220)가 맞닿은 상태에서 회피홈(232)이 형성되도록 할 수 있다.
그리고 한 쌍의 제1 성형 롤러(100)와 한 쌍의 제2 성형 롤러(200)를 교대로 배치하고, 중앙을 레진이 함침된 유리 섬유(G) 및 탄소 섬유(C)가 통과하면서 와인딩되도록 함으로써, 유리탄소섬유 복합재를 섬유 리바를 종래의 철근 리바와 유사한 형상으로 성형할 수 있게 된다.
상기 건조부(60)는 상기와 같이 와인딩부(50)를 통과하면서 상호 와인딩되어 봉 형상으로 가공된 유리탄소섬유(F)를 요구되는 인장강도에 도달시키기 위하여 경화시키는 부분이다.
도 6 및 도 7 은 본 발명의 제조장치의 건조부의 구성을 보여주는 사진도면으로서, 상기 와인딩부(50)의 후단에 설치되는 건조부(60)는 거치대(64)의 상단에 길이방향으로 연장된 원통형의 관체(63)를 가지고 있으며, 관체(63)의 내부로 상기 와인딩부(50)에서 와인딩 가공된 유리탄소섬유(F)를 진입시켜 유리탄소섬유(F)의 레진을 경화시키게 된다.
이를 위하여, 상기 관체(63)의 와인딩부(50)와 대향하는 전면에 유리탄소섬유(F)를 통과시키는 입구홀(66)이 형성된 입구플레이트(65)가 취부되고, 관체(63)의 냉각부(70)와 대향하는 배면에 건조부(60)에 의하여 경화된 유리탄소섬유(F)가 배출되는 배출홀(미도시)이 형성된 출구플레이트(67)가 취부된다.
상기 관체(63)의 길이는 유리탄소섬유(F)를 요구되는 인장강도에 도달시키기 위한 경화시간을 고려하여 설정되며, 본 발명 실시예의 건조 방식은 관체(63)내부에 진입한 유리탄소섬유(F)를 가열(heating)하는 방식을 채용한다.
이때, 본 발명의 실시예의 건조부(60)는 관체(63)의 내부를 2 개의 건조 구역으로 구획한다.
즉, 상기 관체(63)의 내부를 저온건조로와 고온건조로로 구획하며, 바람직하게는, 상기 저온건조로는 상기 입구플레이트(65)로부터 관체(63)의 중앙 부분까지 이르는 구역이고, 상기 고온건조로는 관체(63)의 중앙 부분으로부터 상기 출구플레이트(67)까지 이르는 구역이다.
상기 저온건조로는 대략 120℃~140℃ 의 내부 온도 분위기를 가지며, 상기 고온건조로는 대략 160℃~180℃ 의 내부 온도 분위기를 가지도록 형성하여, 건조부(60)의 관체(63)로 진입한 유리탄소섬유(F)를 저온건조로에서 유리탄소섬유(F)에 함침된 레진의 경화속도를 조정하여 레진을 반응고(half-coagulation) 상태로 건조시킴으로써 유리탄소섬유(F)를 복합적인 형상을 가지도록 경화시키고, 이어서, 고온건조로에서 유리탄소섬유(F)에 함유된 레진을 완전히 경화시키는 과정을 수행하게 된다.
한편, 본 발명의 건조부(60)는 상기 관체(63)의 내부공간에 통상의 메쉬 체인 컨트롤 시스템(MESH CHAIN CONTROL SYSTEM) 건축 공법에 적용 가능한 외형을 가지는 유리탄소섬유 복합체를 형성할 수 있도록 가공하는 지그(JIG)를 설치할 수 있다.
또한, 상기 건조부(60)의 후단으로 냉각부(70)가 설치된다. 도 7 및 도 8 의 냉각부의 구성을 보여주는 사진도면을 동시 참조하면, 상기 냉각부(70)는 지지대(74) 상에 거치되어 냉각수(W)를 수용하는 수조(71)와, 펌프(미도시)에 의하여 순환되는 냉각수(W)를 상기 수조(71)로 공급하는 유로를 형성하는 냉각수 공급관(72)과, 냉각수 공급관(72)의 말단에 취부되어 냉각수를 수조(71)로 급수하는 노즐(73)로 이루어진다.
그럼으로써, 상기 건조부(60)를 통과하면서 레진이 경화된 상태의 유리탄소섬유(F)가 냉각부(70)의 수조(71)를 통과하면서 수조(71) 내부에 수용된 냉각수(W)에 의하여 냉각되며, 나아가, 이러한 냉각 과정을 통하여 유리탄소섬유(F)의 강성이 더욱 강화되게 된다.
한편, 상기 냉각부(70)에서 이용되는 냉각수(W)로는 통상의 물(water)을 이용한다.
도 9 는 본 발명의 제조장치의 당김부의 구성을 보여주는 사진도면이다.
상기 당김부(80)는, 상기 와인딩부(50) 및 건조부(60)를 통과하는 유리탄소섬유(F)가 본 발명 제조장치의 후방 방향으로 연속적으로 이송되도록 하는 견인력을 생성하는 부분으로서, 상기 냉각부(70)의 후단에 배치된 안치대(81)의 내부 공간에 설치된 하부롤러(82)와 상부롤러(84) 사이의 간극으로 유리탄소섬유(F)를 통과하게 함으로써 각 롤러축(83,85)에 의하여 축방향 회전하는 하부롤러(82)와 상부롤러(84)의 회전력에 의하여 유리탄소섬유(F)를 장치의 후방 방향으로 견인하며, 상기 하부롤러(82)와 상부롤러(84)를 회전시키는 모터(미도시)의 작동 여부를 제어하는 제어반(86)이 안치대(81) 상에 설비된다.
아울러, 상기 하부롤러(82)와 상부롤러(84)는 유리탄소섬유를 견인하는 마찰력을 증대시키기 위하여 고무 재질로 이루어지거나 또는 롤러의 표면에 고무 재질의 마감부재를 접착시키는 것이 바람직하다.
도 10 은 본 발명의 제조장치의 커팅부의 구성을 보여주는 사진도면으로서, 상기 당김부(80)를 통과한 유리탄소섬유(F)는 당김부(81) 후단의 이송대(87)를 따라서 인출되다가 이송대(87) 상에서 상기 당김부(80)와 적정 거리 이격되게 설치된 커팅부(cutting)(90)에 의하여 소정 길이로 절단된다.
상기 커팅부(90)는 상기 이송대(87) 상에 고정된 커팅기바디(body)(91)와, 상기 커팅기바디(91)에 상하방향으로 작동되도록 설치된 블레이드(blade)(92)를 구비한 것으로서, 당김부(80)를 경유하여 후방으로 인출되는 유리탄소섬유(F)가 커팅기바디(91)의 하부를 통과할 때 작업자가 커팅기바디(91)에 설치된 블레이트(92)를 하방으로 작동시켜 유리탄소섬유(F)를 소정 길이로 절단한다.
이후, 상기와 같이 커팅부(90)에 의하여 소정 길이로 절단된 유리탄소섬유(F)는 유통 및 보관을 위하여 적소로 운반된다.
다음으로, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 유리탄소섬유 복합재의 제조장치를 이용한 유리탄소섬유 복합재의 제조방법을 설명하기로 한다.
도 11 은 본 발명의 유리탄소섬유 복합재의 제조장치를 이용한 유리탄소섬유 복합재의 제조방법의 순서도이다.
먼저, 본 발명의 유리탄소섬유 복합재의 제조방법은 유리섬유공급부(10), 탄소섬유공급부(20), 제 1 함침부(30), 제 2 함침부(40), 와인딩(winding)부(50), 건조부(60), 냉각부(70), 당김부(80), 커팅부(90)를 포함하여 구성되는 유리탄소섬유 제조장치를 이용하여 구현되며, 이하, 본 발명의 제조방법의 각 단계들을 개조식으로 설명하기로 한다.
1) 유리섬유 공급단계(S1)
유리섬유공급부(10)에 설치된 다수개의 크릴(11)로부터 유리섬유(G)를 풀어서 공급한다.
2) 유리섬유 함침단계(S2)
상기 유리섬유 공급단계(S1)에서 공급된 유리섬유(G)를 제 1 함침부(30)의 함침조(32)에 수용된 레진(resin,수지)에 함침시킨다.
상기 제 1 함침부(30)의 함침조(32)에 수용되는 레진은 유리탄소섬유 복합재가 달성하려고 하는 인장강도에 따라서 선정된다.
3) 탄소섬유 공급단계(S3)
탄소섬유공급부(20)에 설치된 다수개의 크릴(21)로부터 탄소섬유(C)를 풀어서 공급한다.
4) 탄소섬유 함침단계(S4)
상기 탄소섬유 공급단계(S3)에서 공급된 탄소섬유(C)를 제 2 함침부(40)의 함침조(42)에 수용된 레진에 함침시킨다.
통상적으로, 상기 제 1 함침부(30) 및 제 2 함침부(40)의 각 함침조(32,42)에 수용되는 레진(R)은 에폭시-함유 레진이며, 이러한 에폭시-함유 레진은 열경화성 수지, 열가소성 수지 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
5) 와인딩 단계(S5)
상기 유리섬유 함침단계(S2)에서 레진에 함침된 유리섬유(G)와, 상기 탄소섬유 함침단계(S4)에서 레진에 함침된 탄소섬유(G)를 함께 와인딩부(50)의 와인딩기(52)로 진입시켜 와인딩시키면서 꼬여지게 가공하여 봉 형상의 유리탄소섬유(F)를 형성한다.
6) 건조단계(S6)
상기 와인딩단계(S5)에서 와인딩되어 봉 형상으로 형성된 유리탄소섬유(F)를 건조부(60)의 관체(63) 내부로 진입시키고 가열하여 유리탄소섬유(F)에 함침된 레진을 경화시킨다.
이때, 상기 건조단계(S6)의 건조부(60)는 관체(63)의 내부를 2 개의 건조 구역으로 구획한다.
즉, 상기 관체(63)의 내부를 저온건조로와 고온건조로로 구획하고, 상기 저온건조로는 대략 120℃~140℃ 의 내부 온도 분위기를 가지며, 상기 고온건조로는 대략 160℃~180℃ 의 내부 온도 분위기를 가지도록 형성하여, 건조부(60)의 관체(63)로 진입한 유리탄소섬유(F)를 저온건조로에서 유리탄소섬유(F)에 함침된 레진의 경화속도를 조정하여 레진을 반응고(half-coagulation) 상태로 건조시킴으로써 유리탄소섬유(F)를 복합적인 형상을 가지도록 경화시키고, 이어서, 고온건조로에서 유리탄소섬유(F)에 함유된 레진을 완전히 경화시키는 과정을 수행한다.
7) 냉각단계(S7)
상기 건조단계(S6)에서 레진이 경화된 상태의 유리탄소섬유(F)를 냉각부(70)의 수조(71)로 공급되는 냉각수(W)에 의하여 냉각시킨다.
8) 커팅단계(S8)
상기 냉각단계(S7)에서 냉각된 유리탄소섬유(F)를 상기 냉각부(70)의 후단에 설치된 당김부(80)를 이용하여 이송대(87)를 따라서 인출시켜 블레이드(92)를 구비한 커팅부(90)를 이용하여 소정 길이로 절단한다.
이후, 상기와 같이 커팅단계(S8)를 거쳐서 소정 길이로 절단된 유리탄소섬유(F)는 유통 및 보관을 위하여 적소로 운반된다.
10: 유리섬유공급부
11: 크릴
12: 프레임
20: 탄소섬유공급부
21: 크릴
22: 프레임
30: 제 1 함침부
31: 입구프레임
32: 함침조
40: 제 2 함침부
41: 베이스프레임
42: 함침조
50: 와인딩부
51: 베이스
52: 와인딩기
53: 진입구
54: 인렛금구
55: 배출구
56a, 56b: 지지롤러
57: 평판
60: 건조부
63: 관체
64: 거치대
65: 입구플레이트
66: 입구홀
67: 출구플레이트
70: 냉각부
71: 수조
72: 냉각수 공급관
73: 노즐
80: 당김부
81: 안치대
82: 하부롤러
83: 하부롤러축
84: 상부롤러
85: 상부롤러축
86: 제어반
87: 이송대
90: 커팅부
91: 커팅기바디
92: 블레이드
100: 제 1 성형롤러
200: 제 2 성형롤러
G: 유리섬유
C: 탄소섬유 F: 유리탄소섬유

Claims (4)

  1. 유리탄소섬유 복합재의 제조장치에 있어서,
    프레임(12) 상에 거치된 다수개의 크릴(11)로부터 유리섬유(G)를 풀어서 공급하는 유리섬유공급부(10);
    프레임(22) 상에 거치된 다수개의 크릴(21)로부터 탄소섬유(C)를 풀어서 공급하는 탄소섬유공급부(20);
    상기 유리섬유공급부(10)로부터 공급된 유리섬유(G)를 함침조(32)에 수용된 레진에 함침시키는 제 1 함침부(30);
    상기 탄소섬유공급부(20)로부터 공급된 탄소섬유(C)를 함침조(42)에 수용된 레진에 함침시키는 제 2 함침부(40);
    상기 제 1 함침부(30)와 상기 제 2 함침부(40)에서 레진에 함침된 탄소섬유(G)를 서로 꼬여지게 가공하여 봉 형상의 유리탄소섬유(F)를 형성하는 와인딩부(50); 및
    상기 와인딩부(50)에서 형성된 유리탄소섬유(F)를 관체(63)의 내부로 진입시켜 가열하여 유리탄소섬유(F)에 함침된 레진을 경화시키는 건조부(60);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유리탄소섬유 복합재의 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 건조부(60)를 통하여 레진이 경화된 유리탄소섬유(F)를 수조(71)로 공급되는 냉각수(W)를 이용하여 냉각시키는 냉각부(70);
    상기 냉각부(70)에서 냉각된 유리탄소섬유(F)를 블레이드(92)를 회동시켜 소정 길이로 절단하는 커팅부(90);
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유리탄소섬유 복합재의 제조장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 건조부(60)는,
    관체(63)의 내부가 저온건조로와 고온건조로로 구획되고,
    상기 건조부(60)의 관체(63)로 진입한 유리탄소섬유(F)를 저온건조로에서 유리탄소섬유(F)에 함침된 레진의 경화속도를 조정하여 레진을 반응고(half-coagulation) 상태로 건조시키고,
    상기 고온건조로에서 유리탄소섬유(F)에 함유된 레진을 완전히 건조시키는 것을 특징으로 하는 유리탄소섬유 복합재의 제조장치.
  4. 유리섬유공급부(10), 탄소섬유공급부(20), 제 1 함침부(30), 제 2 함침부(40), 와인딩(winding)부(50), 건조부(60), 냉각부(70), 당김부(80), 커팅부(90)를 포함하여 구성되는 유리탄소섬유 제조장치를 이용하는 유리탄소섬유 복합재의 제조방법에 있어서,
    유리섬유공급부(10)에 설치된 다수개의 크릴(11)로부터 유리섬유(G)를 풀어서 공급하는 유리섬유 공급단계(S1);
    상기 유리섬유 공급단계(S1)에서 공급된 유리섬유(G)를 제 1 함침부(30)의 함침조(32)에 수용된 레진에 함침시키는 유리섬유 함침단계(S2);
    탄소섬유공급부(20)에 설치된 다수개의 크릴(21)로부터 탄소섬유(C)를 풀어서 공급하는 탄소섬유 공급단계(S3);
    상기 탄소섬유 공급단계(S3)에서 공급된 탄소섬유(C)를 제 2 함침부(40)의 함침조(42)에 수용된 레진에 함침시키는 탄소섬유 함침단계(S4);
    상기 유리섬유 함침단계(S2)에서 레진에 함침된 유리섬유(G)와, 상기 탄소섬유 함침단계(S4)에서 레진에 함침된 탄소섬유(G)를 함께 와인딩부(50)의 와인딩기(52)로 진입시켜 와인딩시키면서 꼬여지게 가공하여 봉 형상의 유리탄소섬유(F)를 형성하는 와인딩 단계(S5);
    상기 와인딩단계(S5)에서 봉 형상으로 형성된 유리탄소섬유(F)를 건조부(60)의 관체(63) 내부로 진입시키고 가열하여 유리탄소섬유(F)에 함침된 레진을 경화시키는 건조단계(S6);
    상기 건조단계(S6)에서 레진이 경화된 상태의 유리탄소섬유(F)를 냉각부(70)의 수조(71)로 공급되는 냉각수(W)에 의하여 냉각시키는 냉각단계(S7); 및
    상기 냉각단계(S7)에서 냉각된 유리탄소섬유(F)를 당김부(80)를 이용하여 인출시켜 블레이드(92)를 구비한 커팅부(90)를 이용하여 소정 길이로 절단하는 커팅단계(S8);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유리탄소섬유 복합재의 제조방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100345081B1 (ko) * 1999-09-22 2002-07-24 (유)한국기계 하이브리드 바를 이용한 구조물
KR20160062948A (ko) * 2014-11-26 2016-06-03 주식회사 덕성 고압전선용 복합코어 및 그 제조방법
KR20180111035A (ko) * 2017-03-31 2018-10-11 (주)대성씨엠피 나선형 리브를 가진 복합소재 리바의 제조방법
KR102198226B1 (ko) * 2020-09-23 2021-01-05 (주)나우이엔에스 콘크리트용 섬유강화 복합체 보강근 제조장치 및 이를 통해 제조된 섬유강화 복합체 보강근

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100345081B1 (ko) * 1999-09-22 2002-07-24 (유)한국기계 하이브리드 바를 이용한 구조물
KR20160062948A (ko) * 2014-11-26 2016-06-03 주식회사 덕성 고압전선용 복합코어 및 그 제조방법
KR20180111035A (ko) * 2017-03-31 2018-10-11 (주)대성씨엠피 나선형 리브를 가진 복합소재 리바의 제조방법
KR102198226B1 (ko) * 2020-09-23 2021-01-05 (주)나우이엔에스 콘크리트용 섬유강화 복합체 보강근 제조장치 및 이를 통해 제조된 섬유강화 복합체 보강근

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