KR20230144956A - 휘어짐과 같은 형상 변형이 용이하게 이루어지도록 설계되어 시공 현장에서의 사용 편의성과 적용 효율이 향상된 리바 및 그 제조 장치 - Google Patents

휘어짐과 같은 형상 변형이 용이하게 이루어지도록 설계되어 시공 현장에서의 사용 편의성과 적용 효율이 향상된 리바 및 그 제조 장치 Download PDF

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KR20230144956A
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김국진
박동철
장두찬
박선민
박일주
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주식회사 복합재자동화기술
한국세라믹기술원
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Abstract

리바 제조 장치가 제공된다. 상기 리바 제조 장치는, 현무암 섬유가 감긴 복수의 보빈들로부터 풀어내어진 복수의 상기 현무암 섬유들을 제공하는 섬유 공급 모듈, 상기 섬유 공급 모듈로부터 제공받은 상기 현무암 섬유를 정렬하는 스프레딩 모듈, 열가소성 수지가 수용된 함침조, 열가소성 수지에 함침된 복수의 현무암 섬유들이 옆으로 나란하도록 뭉친 프리프레그 테이프를 제조하는 프리프레그 테이프 제조 모듈, 두께 방향을 관통하는 복수의 가이드 홀이 형성되고, 상기 복수의 가이드 홀에는 각각 복수의 상기 프리프레그 테이프가 삽입되며, 회전을 통해 복수의 상기 프리프레그 테이프들이 서로 꼬인 베이스 로드를 제조하는 트위스터, 및 상기 베이스 로드의 표면에 리브 패턴을 형성하는 리바 제조 모듈을 포함할 수 있다.

Description

휘어짐과 같은 형상 변형이 용이하게 이루어지도록 설계되어 시공 현장에서의 사용 편의성과 적용 효율이 향상된 리바 및 그 제조 장치 {Rebar and its manufacturing device, which are designed to easily undergo shape deformation such as bending, and improve ease of use and application efficiency at the construction site}
본 발명은 휨 가능한 FRP 리바 및 그 제조 장치에 관한 것으로서, 기존의 FRP 리바의 시공 현장에서 밴딩 할 수 없는 단점을 해결한 휘어짐과 같은 형상 변형이 용이하게 이루어지도록 설계되어 시공 현장에서의 사용 편의성과 적용 효율이 향상된 리바 및 그 제조 장치에 관련된 것이다.
우리나라 주요 인프라 구조물의 70% 이상을 차지하는 철근-콘크리트 구조물은 다양한 부식 환경에 노출되어 있기 때문에 철근 부식으로 인한 잦은 유지 보수가 실시되고 있고, 철근-콘크리트 구조물의 수명을 단축시키는 가장 주요한 원인으로 파악되고 있다.
콘크리트 내에 철근이 부식되면 철근 단면손실로 인한 내부하력의 감소, 철근마디의 손상에 의한 부착력 저하 등으로 인해 철근-콘크리트 구조물의 안전성에 악영향을 미친다.
또한, 철근의 부피가 팽창하며 팽창압은 주변 콘크리트에 응력을 유발시켜 콘크리트 피복부에 균열을 발생시킨다. 균열이 발생하면 산소나 수분의 공급이 용이하게 되어 철근의 부식을 더욱 촉진시키므로 균열은 더 크게 진전된다. 또한 이러한 과정은 겨울철에 동결 융해를 경험하면서 상황은 더욱 악화되고 피복 콘크리트의 탈락, 미관 불량 등 철근-콘크리트 구조물의 내구수명은 현저히 저하된다.
이러한 현상은 특히 해양환경에 직접적으로 노출된 항만 시설물에서 더욱 두드러지며, 노후화 및 열화로 인한 유지보수비가 급증하고 있다. 철근 부식등 항만 시설물의 열화 및 손상으로 연평균 약 1,400억 원의 유지 보수비를 집행하는 것으로 조사된 바 있어, 철근-콘크리트 구조물에서 철근의 부식 문제를 근원적으로 해결하기 위한 시도가 일본, 유럽, 캐나다, 미국 등을 중심으로 활발히 연구되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 FRP 리바가 개발되었으나, 철근과는 달리 현장에서 휠 수 없는 단점이 있으며, 이로 인해 적용에 제한성을 가지고 있다. 본 발명은 철근보다 우수하고, FRP 리바의 단점을 해결하여 현장에서 휨이 가능한 열가소성 FRP 리바의 제조 및 제조장치이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 시공된 콘크리트 구조체의 내구성을 향상시킬 수 있는 리바 및 그 제조 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 리바의 패턴을 일정하게 직각방향으로 성형 가능한 리바 및 그 제조 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 연속압축성형법을 사용함으로써 기존 리바 제조법과 비교하여 압축력이 작용되어 인장강도가 향상된 리바 및 그 제조 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 열경화성 복합재 리바와 비교하여 생산 속도가 향상된 열가소성 복합재 리바 및 그 제조 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 기존 열경화성 복합재 리바의 생산공정과 달리 연속 생산성이 향상된 리바 및 그 제조 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 열경화성 복합재의 긴 경화시간에 비해 1분이내의 짧은 성형시간으로 대량 생산성이 향상된 리바 및 그 제조 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 콘크리트와의 접착력을 향상시키기 위한 다양한 형상의 패턴을 연속 공정으로 제조할 수 있는 리바 및 그 제조 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 기존의 열경화성 복합재 리바의 사용 현장에서 굽힘이 어려운 단점을 해결하여 현장에서의 형상 변형이 용이하게 이루어질 수 있는 리바 및 그 제조 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 시공 현장에서의 사용 편의성이 향상된 리바 및 그 제조 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 시공 현장에서의 적용 효율이 향상된 리바 및 그 제조 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 리바 제조 장치를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 리바 제조 장치는 현무암 섬유가 감긴 복수의 보빈들로부터 풀어내어진 복수의 상기 현무암 섬유들을 제공하는 섬유 공급 모듈, 상기 섬유 공급 모듈로부터 제공받은 상기 현무암 섬유를 정렬하는 스프레딩 모듈, 열가소성 수지가 수용된 함침조, 열가소성 수지에 함침된 복수의 현무암 섬유들이 옆으로 나란하도록 뭉친 프리프레그 테이프를 제조하는 프리프레그 테이프 제조 모듈, 상기 프리프레그 테이프 제조 모듈로부터 제공받은 복수의 상기 프리프레그 테이프를 뭉쳐, 복수의 상기 프리프레그 테이프들이 길이 방향으로 배열된 베이스 로드를 제조하는 프리포밍 모듈, 및 제1 직경 크기를 갖는 상기 베이스 로드의 직경을 상기 제1 직경 크기보다 작은 제2 직경 크기로 감소시키는 제1 프레스 휠, 상기 제1 프레스 휠로부터 제공된 상기 베이스 로드의 직경을 상기 제2 직경 크기보다 작은 제3 직경 크기로 감소시키는 제2 프레스 휠, 및 상기 제2 프레스 휠로부터 제공된 상기 베이스 로드의 표면에 마스터 패턴으로 압력을 인가하여 상기 마스터 패턴의 역상을 갖는 리브 패턴을 형성하는 제3 프레스 휠을 포함하는 리바 제조 모듈을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제3 프레스 휠은, 상기 베이스 로드가 열처리된 상태에서 상기 베이스 로드의 표면에 압력을 인가하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 마스터 패턴은 오목부 및 볼록부를 포함하되, 상기 마스터 몰드를 통해 상기 베이스 로드에 압력이 인가되는 경우, 상기 베이스 로드의 표면에, 상기 마스터 패턴의 오목부와 대응되는 볼록부 및 상기 마스터 패턴의 볼록부에 대응되는 오목부가 형성되어, 상기 리브 패턴이 형성되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제3 프레스 휠은 상부 프레스 휠 및 상기 상부 프레스 휠과 대향하여 배치되는 하부 프레스 휠을 포함하고, 상기 상부 프레스 휠 및 상기 하부 프레스 휠은 제1 방향을 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하되, 회전하는 상기 상부 프레스 휠 및 상기 하부 프레스 휠 사이에 상기 베이스 로드가 제공되어, 상기 상부 프레스 휠 및 상기 하부 프레스 휠의 회전에 의해 상기 베이스 로드에 압력이 인가되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 상부 프레스 휠은 상부 마스터 패턴을 포함하고 상기 하부 프레스 휠은 하부 마스터 패턴을 포함하되, 상기 상부 마스터 패턴 및 상기 하부 마스터 패턴의 형상은 서로 다른 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 상부 프레스 휠은 상부 마스터 패턴을 포함하고 상기 하부 프레스 휠은 하부 마스터 패턴을 포함하되, 상기 상부 마스터 패턴 및 상기 하부 마스터 패턴의 형상은 서로 같은 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 상부 마스터 패턴은 제1 상부 마스터 패턴 및 제2 상부 마스터 패턴을 포함하고, 상기 하부 마스터 패턴은 제1 하부 마스터 패턴 및 제2 하부 마스터 패턴을 포함하되, 상기 제1 및 제2 상부 마스터 패턴, 상기 제1 및 제2 하부 마스터 패턴은 형상이 서로 다른 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 상부 마스터 패턴은 제1 상부 마스터 패턴 및 제2 상부 마스터 패턴을 포함하고, 상기 하부 마스터 패턴은 제1 하부 마스터 패턴 및 제2 하부 마스터 패턴을 포함하되, 상기 제1 및 제2 상부 마스터 패턴, 상기 제1 및 제2 하부 마스터 패턴은 형상이 서로 같은 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 스프레딩 모듈은, 모터 회전속도 및 마찰 회전속도가 상대적으로 느린 제1 스프레딩 모듈, 및 모터 회전속도 및 마찰 회전속도가 상대적으로 빠른 제2 스프레딩 모듈을 포함하되, 상기 섬유 공급 모듈로부터 제공된 복수의 상기 현무암 섬유들은, 상기 제1 스프레딩 모듈을 통해 1차 정렬된 후 상기 제2 스프레딩 모듈을 통해 2차 정렬되는 것을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 리바를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 프리프레그 테이프가 길이 방향으로 나란히 배열된 구조를 갖는 베이스 로드의 표면에, 상기 베이스 로드의 표면 프로파일에 의해 정의되는 볼록부 및 오목부를 포함하는 리브 패턴이 제공된 리바에 있어서, 상기 프리프레그 테이프는 일 방향으로 연장되는 복수의 현무암 섬유들이 길이 방향으로 평행하도록 옆으로 나란히 배치되고 상기 복수의 현무암 섬유들에는 열가소성 수지가 제공된 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 열가소성 수지는 폴리프로필렌(PP, polypropylene) 폴리에틸렌(PE, polyethylene), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 폴리아미드(PA, polyamide), 폴리페닐렌설파이드(PPS, polyphenylenesulfide), 폴리에틴에틸케톤(PEEK, Polyethyleethyleketon), 아크릴릭 계열의 액상 열가소성 수지 중 어느 하나 또는 이들이 혼합된 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 로드의 표면은, 제1 리브 패턴이 형성된 제1 패턴 영역 및 제2 리브 패턴이 형성된 제2 패턴 영역을 포함하고, 상기 제1 리브 패턴 및 상기 제2 리브 패턴의 형상은 서로 다른 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 리바 제조 장치는 현무암 섬유가 감긴 복수의 보빈들로부터 풀어내어진 복수의 상기 현무암 섬유들을 제공하는 섬유 공급 모듈, 상기 섬유 공급 모듈로부터 제공받은 상기 현무암 섬유를 정렬하는 스프레딩 모듈, 열가소성 수지가 수용된 함침조, 열가소성 수지에 함침된 복수의 현무암 섬유들이 옆으로 나란하도록 뭉친 프리프레그 테이프를 제조하는 프리프레그 테이프 제조 모듈, 상기 프리프레그 테이프 제조 모듈로부터 제공받은 복수의 상기 프리프레그 테이프를 뭉쳐, 복수의 상기 프리프레그 테이프들이 길이 방향으로 배열된 베이스 로드를 제조하는 프리포밍 모듈, 및 제1 직경 크기를 갖는 상기 베이스 로드의 직경을 상기 제1 직경 크기보다 작은 제2 직경 크기로 감소시키는 제1 프레스 휠, 상기 제1 프레스 휠로부터 제공된 상기 베이스 로드의 직경을 상기 제2 직경 크기보다 작은 제3 직경 크기로 감소시키는 제2 프레스 휠, 및 상기 제2 프레스 휠로부터 제공된 상기 베이스 로드의 표면에 마스터 패턴으로 압력을 인가하여 상기 마스터 패턴의 역상을 갖는 리브 패턴을 형성하는 제3 프레스 휠을 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 리바 제조 장치를 통해 제조된 리바는, 복수의 프리프레그 테이프가 꼬인(twisted) 구조를 갖는 베이스 로드의 표면에, 상기 베이스 로드의 표면 프로파일에 의해 정의되는 볼록부 및 오목부를 포함하고, 상기 프리프레그 테이프는 일 방향으로 연장되는 복수의 현무암 섬유들이 길이 방향으로 평행하도록 옆으로 나란히 배치되고 상기 복수의 현무암 섬유들에는 열가소성 수지가 제공된 것을 포함할 수 있다.
이로 인해, 상기 리바는 상기 베이스 로드로부터 상기 리브 패턴이 분리되는 현상이 현저하게 감소됨으로, 상기 리브 패턴을 통한 콘크리트와의 접착력이 향상되어 상기 복합재 FRP 지지대가 시공된 콘크리트 구조물의 내구성이 향상될 수 있다.
또한, 열처리 후 구부리는 간단한 방법으로 시공 현장에서 상기 리바의 형상을 쉽게 성형할 수 있음으로, 현장에서의 사용 편의성 및 적용 효율이 현저하게 향상될 수 있다.
또한, 마스터 패턴을 포함하는 마스터 몰드를 통해 압력을 인가하는 간단한 공정을 통해 형성될 수 있으므로, 생산 속도 및 연속 생산성이 향상되어 대량 생산 공정에 용이하게 적용될 수 있다.
뿐만 아니라, 기존 열경화성 FRP 리바는 양산제조공법의 제약에 의해 리브 패턴이 비스듬한 연속 나선형상을 가짐으로 시멘트와의 인장 접착력이 낮은 단점이 있지만, 본 발명에 따른 리바는 나선형상이 아닌 리바의 길이 방향과 직각 방향의 패턴을 가질 수 있음으로 인장 접착력이 현저하게 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리바 제조 장치 중 섬유 공급 모듈, 스프레딩 모듈, 함침조, 및 콜렉터를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리바 제조 장치 중 콜렉터, 냉각 모듈, 프리프레그 테이프 제조 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리바 제조 장치 중 프리포밍 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리바 제조 장치 중 리바 제조 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리바 제조 장치 중 제1 프레스 휠을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리바 제조 장치 중 제1 프레스 휠과 제2 프레스 휠을 통한 베이스 로드 제조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리바 제조 장치 중 제3 프레스 휠을 통한 리브 패턴 형성을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 변형 예에 따른 리바 제조 장치 중 제3 프레스 휠을 통한 리브 패턴 형성을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리바를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리바가 포함하는 리브 패턴의 다양한 형상을 나타내는 도면이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 리바 제조 장치 중 트위스터를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치의 사시도이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 베이스 섬유 공급부 및 제1 정렬 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 제2 정렬 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 함침조 및 열가소성 수지 공급 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 리바 제조 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 제1 베이스 로드 제조기의 사시도이다.
도 24는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 제1 베이스 로드 제조기의 정면도이다.
도 25는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 제2 및 제3 베이스 로드 제조기의 사시도이다.
도 26은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 제1 내지 제3 베이스 로드 제조기의 상부 휠 몰드 및 하부 휠 몰드를 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 제1 내지 제3 베이스 로드 제조기를 통해 제조된 베이스 로드의 직경 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 28은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 리브 패턴 제조기의 사시도이다.
도 29 내지 도 32는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 리브 패턴 제조기를 통해 형성된 다양한 리브 패턴 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 33은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 리브 패턴 제조기의 일 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 34는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 리브 패턴 제조기의 일 변형 예를 통해 제조된 리브 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 35는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 리브 패턴 제조기의 다른 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 36은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 리브 패턴 제조기의 다른 변형 예를 통해 제조된 리브 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 37은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 리바 제조 장치의 사시도이다.
도 38은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 포밍 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 39는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 프레스 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 40은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 프레스 모듈 중 하부 프레스 몰드를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다.
여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
제1 실시 예에 따른 리바 및 그 제조 장치
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리바 제조 장치 중 섬유 공급 모듈, 스프레딩 모듈, 함침조, 및 콜렉터를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리바 제조 장치 중 콜렉터, 냉각 모듈, 프리프레그 테이프 제조 모듈을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리바 제조 장치 중 프리포밍 모듈을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리바 제조 장치 중 리바 제조 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 제1 실시 예에 따른 리바 제조 장치는 섬유 공급 모듈(310), 스프레딩 모듈(320), 함침조(330), 콜렉터(340), 냉각 모듈(350), 프리프레그 테이프 제조 모듈(360), 프리포밍 모듈(370), 및 리바 제조 모듈(380)을 포함할 수 있다. 이하, 각 구성에 대해 설명된다.
도 1을 참조하면, 상기 섬유 공급 모듈(310)은 현무암 섬유(BF)를 공급하는 복수의 보빈(BN)을 포함할 수 있다. 복수의 상기 보빈(BN)들로부터 풀어내어진 복수의 상기 현무암 섬유(BF)들은, 상기 스프레딩 모듈(320)로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 스프레딩 모듈(320)은 제1 스프레딩 모듈(322) 및 제2 스프레딩 모듈(324)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 스프레딩 모듈(322, 324)은 복수의 상기 보빈(BN)들로부터 제공된 복수의 상기 현무암 섬유(BF)들을 제공받아, 옆으로 나란히(laterally) 펼칠 수 있다. 이에 따라, 복수의 상기 현무암 섬유(BF)들이 상기 제1 및 제2 스프레딩 모듈(322, 324)에 의해 정렬될 수 있다.
상기 제1 스프레딩 모듈(322), 및 상기 제2 스프레딩 모듈(324)은 모터 회전속도 및 마찰 회전속도가 서로 다를 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 스프레딩 모듈(324)의 모터 회전속도 및 마찰 회전속도는 상기 제1 스프레딩 모듈(322)의 모터 회전속도 및 마찰 회전속도보다 빠를 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 스프레딩 모듈(322)의 모터 회전속도는 90 rpm이고 마찰 회전속도는 70 rpm일 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 스프레딩 모듈(324)의 모터 회전속도는 110 rpm이고 마찰 회전속도는 90 rpm일 수 있다.
이 경우, 복수의 상기 보빈(BN)들로부터 제공된 복수의 상기 현무암 섬유(BF)들은, 상기 제1 스프레딩 모듈(322)을 통해 1차 정렬된 후 상기 제2 스프레딩 모듈(324)을 통해 2차 정렬될 수 있다. 즉, 복수의 상기 현무암 섬유(BF)들은, 상대적으로 느린 모터 회전속도(예를 들어, 90 rpm) 및 마찰 회전속도(예를 들어, 70 rpm)를 통해 1차적으로 정렬된 후 상대적으로 빠른 모터 회전속도(예를 들어, 110 rpm) 및 마찰 회전속도(예를 들어, 90 rpm)를 통해 2차적으로 정렬될 수 있다.
이에 따라, 복수의 상기 현무암 섬유(BF)들의 정렬성이 향상될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 스프레딩 모듈(322)을 통해 1차 정렬만이 수행되는 경우, 옆으로 나란히 배치된 복수의 상기 현무암 섬유(BF)들이 불규칙적으로 배열되어, 정렬성이 감소할 수 있다. 하지만, 상술된 바와 같이, 상기 제1 스프레딩 모듈(322)을 통해 1차 정렬을 수행한 후 상기 제2 스프레딩 모듈(324)을 통해 2차 정렬을 수행하는 경우, 옆으로 나란히 배치된 복수의 상기 현무암 섬유(BF)들이 평행하도록 규칙적으로 배열되어, 정렬성이 향상될 수 있다.
상기 제1 및 제2 스프레딩 모듈(322, 324)을 통해 정렬되고 펼쳐진 복수의 상기 현무암 섬유(BF)들은, 열가소성 수지가 수용된 상기 함침조(330)의 내부로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 함침조(330)의 내부로 제공된 상기 현무암 섬유(BF)는 상기 열가소성 수지에 함침될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 열가소성 수지는, 폴리프로필렌(PP, polypropylene) 폴리에틸렌(PE, polyethylene), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 폴리아미드(PA, polyamide), 폴리페닐렌설파이드(PPS, polyphenylenesulfide), 폴리에틴에틸케톤(PEEK, Polyethyleethyleketon) 중 어느 하나 또는 이들이 혼합된 것을 포함할 수 있으며, 액상 열가소성 수지, (예를 들어 아크릴릭 계통의 수지 등)를 사용할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 함침조(330)는 상기 열가소성 수지가 겔 상태로 되지 않도록, 상기 열가소성 수지의 온도를 제어할 수 있다. 이와 달리, 상기 열가소성 수지가 겔 상태가 되는 경우, 후술되는 베이스 로드의 형상 유지가 어려워지는 문제점이 발생될 수 있다. 또한 액상의 열가소성 수지를 사용할 수 있도록 설계된 함침조를 사용할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 상기 현무암 섬유(BF)들이 상기 열가소성 수지 내에 함침되기 전, 복수의 상기 현무암 섬유(BF)들은 100℃의 온도에서 24시간 동안 건조될 수 있다. 이에 따라, 상기 열가소성 수지의 코팅 효율이 향상될 수 있다. 이와 달리, 복수의 상기 현무암 섬유(BF)들이 상기 열가소성 수지 내에 함침되기 전 건조되지 않는 경우, 현무암 섬유(BF) 표면의 수분들로 인하여, 상기 열가소성 수지의 코팅 효율이 감소되는 문제점이 발생될 수 있다.
상기 열가소성 수지에 함침된 복수의 상기 현무암 섬유(BF)들은, 상기 함침조(330)로부터 상기 콜렉터(340)로 제공될 수 있다. 상기 콜렉터(340)는, 상기 함침조(330)로부터 상기 열가소성 수지에 함침된 복수의 상기 현무암 섬유(BF)들을 제공받아, 일정 크기로 모아줄 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 콜렉터(340)를 통해 모아진 복수의 상기 현무암 섬유(BF)들은 상기 냉각 모듈(350)로 제공될 수 있다. 상기 냉각 모듈(350)은 복수의 상기 현무암 섬유(BF)들을 냉각한 후, 후술되는 프리프레그 테이프 제조 모듈(360)로 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 냉각 모듈(350)은 복수의 상기 현무암 섬유(BF)들을 표면에 감은 상태에서, 복수의 상기 현무암 섬유(BF)들을 향해 냉각 유체를 제공함으로써, 복수의 상기 현무암 섬유(BF)들을 냉각할 수 있다. 예를 들어, 복수의 상기 현무암 섬유(BF)들의 표면에 제공되는 냉각 유체는, 2~3 bar의 공기압으로 제공될 수 있다.
상기 프리프레그 테이프 제조 모듈(360)은, 상기 열가소성 수지에 함침된 복수의 상기 현무암 섬유(BF)들이 옆으로(laterally) 나란하도록 뭉친, 프리프레그 테이프(PT)를 제조할 수 있다. 상기 프리프레그 테이프(PT)는, 상기 프리프레그 테이프 제조 모듈(360)로부터 후술되는 프리포밍 모듈(370)로 제공될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 프리포밍 모듈(370)은 상기 프리프레그 테이프 제조 모듈(360)로부터 복수의 상기 프리프레그 테이프(PT)를 제공받아, 복수의 상기 프리프레그 테이프(PT)를 뭉칠 수 있다. 이에 따라, 복수의 상기 프리프레그 테이프(PT)들이 길이 방향으로 배열된 베이스 로드(BR)가 제조될 수 있다. 상기 베이스 로드(BR)는, 상기 프리포밍 모듈(370)로부터 후술되는 리바 제조 모듈(380)로 제공될 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리바 제조 장치 중 제1 프레스 휠을 설명하기 위한 도면이고, 도 7 및 도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리바 제조 장치 중 제1 프레스 휠과 제2 프레스 휠을 통한 베이스 로드 제조를 설명하기 위한 도면이고, 도 9 및 도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리바 제조 장치 중 제3 프레스 휠을 통한 리브 패턴 형성을 설명하기 위한 도면이고, 도 11 및 도 12는 본 발명의 변형 예에 따른 리바 제조 장치 중 제3 프레스 휠을 통한 리브 패턴 형성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 10을 참조하면, 상기 리바 제조 모듈(380)은 제1 프레스 휠(381), 제2 프레스 휠(382), 및 제3 프레스 휠(383)을 포함할 수 있다. 상기 트위스터(370)로부터 제공된 상기 베이스 로드(BR)는, 상기 제1 내지 제3 프레스 휠(381, 382, 383)을 순차적으로 통과할 수 있다.
상기 제1 프레스 휠(381) 및 상기 제2 프레스 휠(382)은 상기 베이스 로드(BR)를 압착하여 직경을 감소시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 프레스 휠(381)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 제1 프레스 휠(381a), 및 상기 상부 제1 프레스 휠(381a)과 대향하여 배치되는 하부 제1 프레스 휠(381b)을 포함할 수 있다. 상기 상부 제1 프레스 휠(381a) 및 상기 하부 제1 프레스 휠(381b)은 각각 제1 방향을 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 방향은 상기 상부 제1 프레스 휠(381a) 및 상기 하부 제1 프레스 휠(381b)이 마주보는 방향의 직각 방향일 수 있다.
상기 상부 제1 프레스 휠(381a) 및 상기 하부 제1 프레스 휠(381b) 사이에는 빈 공간이 형성될 수 있다. 상기 트위스터(370)로부터 제공된 상기 베이스 로드(BR)는 상기 상부 제1 프레스 휠(381a) 및 상기 하부 제1 프레스 휠(381b) 사이의 상기 빈 공간으로 제공될 수 있다. 상기 빈 공간 내에 상기 베이스 로드(BR)가 제공된 상태에서, 상기 상부 제1 프레스 휠(381a) 및 상기 하부 제1 프레스 휠(381b)은 회전될 수 있다. 또는, 상기 상부 제1 프레스 휠(381a) 및 상기 하부 제1 프레스 휠(381b)이 회전되는 동안, 상기 빈 공간 내에 상기 베이스 로드(BR)가 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 상부 제1 프레스 휠(381a) 및 상기 하부 제1 프레스 휠(381b)의 회전에 의해 상기 베이스 로드(BR)가 압착되어, 상기 베이스 로드(BR)의 직경이 감소될 수 있다.
상기 제2 프레스 휠(382)은 상부 제2 프레스 휠(382a), 및 상기 상부 제2 프레스 휠(382a)과 대향하여 배치되는 하부 제2 프레스 휠(382b)을 포함할 수 있다. 상기 상부 제2 프레스 휠(382a)과 상기 하부 제2 프레스 휠(382b) 사이에도 빈 공간이 형성될 수 있고, 상기 제2 프레스 휠(382)의 빈 공간으로 상기 베이스 로드(BR)가 제공될 수 있다. 상기 빈 공간에 제공된 상기 베이스 로드(BR)는 상기 상부 제2 프레스 휠(382a) 및 상기 하부 제2 프레스 휠(382b)에 의해 압력이 인가될 수 있다. 이에 따라, 상기 베이스 로드(BR)가 압착되어, 상기 베이스 로드(BR)의 직경이 감소될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 프레스 휠(381, 382) 각각의 빈 공간의 크기가 서로 다를 수 있다. 즉, 상기 제1 프레스 휠(381)의 상부 제1 프레스 휠(381a)과 하부 제1 프레스 휠(381b) 사이의 거리(d1), 상기 제2 프레스 휠(382)의 상부 제2 프레스 휠(382a)과 하부 제2 프레스 휠(382b) 사이의 거리(d2)는 서로 다를 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 프레스 휠(382)의 상부 제2 프레스 휠(382a)과 하부 제2 프레스 휠(382b) 사이의 거리(d2)는 상기 제1 프레스 휠(381)의 상부 제1 프레스 휠(381a)과 하부 제1 프레스 휠(381b) 사이의 거리(d1)보다 짧을 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 프레스 휠(381)을 통해 압착되기 전의 제1 베이스 로드(BR1), 상기 제1 프레스 휠(381)을 통해 압착된 제2 베이스 로드(BR2), 및 상기 제2 프레스 휠(382)을 통해 압착된 제3 베이스 로드(BR3)의 직경이 서로 다를 수 있다. 구체적으로, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 직경(d3)은 상기 제2 베이스 로드(BR2)의 직경(d2)보다 작을 수 있다. 또한, 상기 제2 베이스 로드(BR2)의 직경(d2)은 상기 제1 베이스 로드(BR1)의 직경(d1)보다 작을 수 있다. 즉, 상기 트위스터(370)로부터 제공된 상기 베이스 로드(BR)는 상기 제1 및 제2 프레스 휠(381, 382)을 통해 직경이 점차적으로 감소될 수 있다.
이로 인해, 상기 베이스 로드(BR)의 생산성이 향상될 수 있다. 구체적으로, 상술된 바와 달리, 하나의 프레스 휠을 통해 베이스 로드로 제조하는 경우, 베이스 로드의 두께를 감소시키기 위해 공정 시간 및 비용이 증가되는 문제점이 발생될 수 있다. 하지만, 상술된 바와 같이, 복수의 프레스 휠(381, 382)을 통해 상기 베이스 로드(BR)의 두께를 점차적으로 감소시키는 경우, 상기 베이스 로드(BR)의 두께 감소가 용이하게 이루어짐으로, 상기 베이스 로드(BR)의 생산성이 향상될 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 제2 프레스 휠(382)을 통해 제조된 상기 제3 베이스 로드(BR3)는 상기 제3 프레스 휠(383)로 제공될 수 있다. 상기 제3 프레스 휠(383)은 상기 제3 베이스 로드(BR3)에 압력을 인가하여, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 표면에 리브 패턴(RP)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 표면에 리브 패턴(RP)이 형성된 리바(RB)가 제조될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제3 프레스 휠(383)은 상부 제3 프레스 휠(383a) 및 상기 상부 제3 프레스 휠(383a)과 대향하여 배치되는 하부 제3 프레스 휠(383b)을 포함할 수 있다. 상기 상부 제3 프레스 휠(383a) 및 상기 하부 제3 프레스 휠(383b)은 제1 방향(예를 들어, X축 방향)을 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다.
상기 상부 제3 프레스 휠(383a)은 상부 마스터 패턴(383ap1, 383ap2)을 포함하고, 상기 하부 제3 프레스 휠(383b)은 하부 마스터 패턴(383bp1, 383bp2)을 포함할 수 있다. 상기 상부 마스터 패턴(383ap1, 383ap2) 및 상기 하부 마스터 패턴(383bp1, 383bp2)은 각각, 오목부 및 볼록부를 포함할 수 있다.
상기 상부 제3 프레스 휠(383a) 및 상기 하부 제3 프레스 휠(383b)가 회전되는 동안, 상기 상부 제3 프레스 휠(383a) 및 상기 하부 제3 프레스 휠(383b) 사이에 상기 제3 베이스 로드(BR3)가 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 상부 제3 프레스 휠(383a) 및 상기 하부 제3 프레스 휠(383b)을 통해, 상기 제3 베이스 로드(BR3)에 압력이 인가될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제3 베이스 로드(BR3)에 압력이 인가되기 전, 또는 상기 제3 베이스 로드(BR3)에 압력이 인가되는 동안, 상기 리바 제조 모듈(380)에 의해 상기 제3 베이스 로드(BR3)가 열처리될 수 있다. 상기 제3 베이스 로드(BR3)가 열처리되는 경우, 상기 열가소성 수지에 의해 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 표면이 부드러워질 수 있다.
상기 제3 베이스 로드(BR3)가 열처리된 상태에서 상기 제3 베이스 로드(BR3)에 압력이 인가되는 경우, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 표면에는 상기 리브 패턴(RP)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 상부 제3 프레스 휠(383a) 및 상기 하부 제3 프레스 휠(383b)을 통해 상기 제3 베이스 로드(BR3)에 압력이 인가되는 경우, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 표면에는, 상기 리브 패턴(RP)이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 리브 패턴(RP)은 상기 상부 마스터 패턴(383ap1, 383ap2) 및 상기 하부 마스터 패턴(383bp1, 383bp2)의 역상을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 리브 패턴(RP) 또한 상기 상부 마스터 패턴(383ap1, 383ap2) 및 상기 하부 마스터 패턴(383bp1, 383bp2)과 같이 오목부 및 볼록부를 갖되, 상기 리브 패턴(RP)의 볼록부는 상기 상부 마스터 패턴(383ap1, 383ap2) 및 상기 하부 마스터 패턴(383bp1, 383bp2)의 오목부와 대응되고, 상기 리브 패턴(RP)의 오목부는 상기 상부 마스터 패턴(383ap1, 383ap2) 및 상기 하부 마스터 패턴(383bp1, 383bp2)의 볼록부와 대응될 수 있다.
즉, 상기 제3 베이스 로드(BR3)를 열처리하여 표면을 부드럽게 형성한 후, 마스터 패턴을 갖는 프레스 휠을 통해 압력을 인가함으로써, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 표면에 상기 마스터 패턴의 역상을 갖는 상기 리브 패턴(RP)을 형성할 수 있다.
일 변형 예에 따르면, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 상부 마스터 패턴(383ap1, 383ap2) 및 상기 하부 마스터 패턴(383bp1, 383bp2)은 서로 다른 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 표면에는 서로 다른 형상의 리브 패턴(RP)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 제1 영역(BRa)에는, 상기 상부 마스터 패턴(383ap1, 383ap2)의 역상을 갖는 제1 리브 패턴(RP1)이 형성되고, 상기 제2 베이스 로드(BR2)의 제2 영역(BRb)에는, 상기 하부 마스터 패턴(383bp1, 383bp2)의 역상을 갖는 제2 리브 패턴(RP2)이 형성되되, 상기 제1 및 제2 리브 패턴(RP1, RP2)의 형상은 서로 다를 수 있다.
즉, 상기 제3 베이스 로드(BR3)는 복수의 영역으로 구분되되, 구분된 영역에는 서로 다른 형상의 상기 리브 패턴(RP)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 튜브형 리바의 표면 거칠기를 다양하게 제어할 수 있으므로, 콘크리트와의 접착력 향상이 용이하게 이루어질 수 있다.
도 13은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리바를 설명하기 위한 도면이고, 도 14는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리바가 포함하는 리브 패턴의 다양한 형상을 나타내는 도면이다.
도 13를 참조하면, 상기 리바(RB)는 열가소성 수지가 제공된 현무암 섬유를 포함하는 복수의 프리프레그 테이프가 서로 꼬인 베이스 로드를 포함하되, 상기 베이스 로드의 표면에는, 상기 베이스 로드의 표면 프로파일(RBs)에 의해 정의되는 볼록부(RBb) 및 오목부(RBa)를 포함하는 리브 패턴이 제공된 것을 포함할 수 있다. 즉, 상기 리브 패턴은 상기 베이스 로드와 일체(one body)를 이룰 수 있다. 또한, 상기 리브 패턴의 형상은 도 14에 도시된 바와 같이, 다양한 형상을 가질 수 있다.
이에 따라, 상기 리바(RB)는, 상기 베이스 로드(BR)로부터 상기 리브 패턴(RP)이 분리되는 현상이 현저하게 감소됨으로, 상기 리브 패턴(RP)을 통한 콘크리트와의 접착력이 향상되어 상기 튜브형 리바(RB)가 시공된 콘크리트 구조물의 내구성이 향상될 수 있다. 이와 달리, 베이스 로드의 표면에 별도의 섬유 등을 제공하여 리브 패턴을 형성하는 종래의 기술의 경우, 베이스 로드와 리브 패턴이 일체(one body)의 구조를 이루지 못함에 따라, 베이스 로드로부터 리브 패턴이 분리되는 문제점이 발생될 수 있다. 이로 인해, 콘크리트와의 접착력이 감소되어 튜브형 리바(RB)가 시공된 콘크리트 구조물의 내구성이 감소되는 문제점이 발생될 수 있다.
또한, 열경화성 수지를 포함하는 종래의 리바의 경우, 특정 형상의 형태로 미리 제조한 후 현장에 공급됨으로, 현장에서의 사용 편의성 및 적용 효율이 낮은 문제점이 있다. 하지만, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리바(RB)는 상기 열가소성 수지를 포함함으로, 열처리 후 구부리는 간단한 방법으로 시공 현장에서 상기 리바(RB)의 형상을 쉽게 성형할 수 있다. 이로 인해, 현장에서의 사용 편의성 및 적용 효율이 현저하게 향상될 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 리바(RB)는 마스터 패턴을 포함하는 프레스 휠을 통해 압력을 인가하는 간단을 공정을 통해 형성될 수 있으므로, 생산 속도 및 연속 생산성이 향상되어 대량 생산 공정에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상기 제1 실시 예에 따른 리바 제조 장치를 설명함에 있어, 섬유 공급 모듈(310)로부터 섬유가 공급된 후 프리프레그 테이프 제조 모듈(360)을 통해 프리프레그 테이프(PT)가 제조되고, 이를 이용하여 베이스 로드(BR)가 제조되는 것으로 설명되었지만, 상술된 바와 달리, 다른 실시 예에 다르면, 섬유 공급 모듈(310)이 없이 미리 생산된 프리프레그 테이프(PT)를 공급하여 베이스 로드(BR)를 제조할 수 있다.
제2 실시 예에 따른 리바 및 그 제조 장치
본 발명의 제2 실시 예에 따른 리바 및 그 제조 장치는, 도 1 내지 도 14를 참조하여 설명된 상기 제1 실시 예에 따른 리바 및 그 제조 장치와 같을 수 있다. 다만, 상기 제2 실시 예에 따른 리바 및 그 제조 장치는, 상기 프리포밍 모듈(370) 대신 트위스터가 사용될 수 있다. 이하, 상기 제2 실시 예에 따른 리바 및 그 제조 장치가 포함하는 트위스터에 대해 설명된다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 리바 제조 장치 중 트위스터를 설명하기 위한 도면이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 상기 트위스터(370)는 원판 형상을 갖되, 두께 방향을 관통하는 복수의 가이드 홀(GH)이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 복수의 상기 가이드 홀(GH)은 상기 트위스터(370)의 원주 방향을 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 복수의 상기 가이드 홀(GH)은 상기 트위스터(370)의 중심으로부터 외각 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 가이드 홀(GH)에는, 상기 프리프레그 테이프 제조 모듈(360)로부터 제공된 상기 프리프레그 테이프(PT)가 삽입될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 프리프레그 테이프(PT)는, 상기 가이드 홀(GH)을 관통하도록 삽입될 수 있다.
복수의 상기 가이드 홀(GH)에 각각 복수의 상기 프리프레그 테이프(PT)가 삽입된 상태에서, 상기 트위스터(370)는 회전될 수 있다. 이에 따라, 복수의 상기 프리프레그 테이프(PT)들이 서로 꼬인 베이스 로드(BR)가 제조될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 트위스터(370)는, 상부면의 법선 방향을 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 상기 베이스 로드(BR)는, 상기 트위스터(370)로부터 상기 리바 제조 모듈(380)로 제공될 수 있다.
제3 실시 예에 따른 리바 및 그 제조 장치
도 17은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치의 사시도이다. 도 17을 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치는, 베이스 섬유 공급부(100), 및 리바 제조부(200)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 리바 제조부(200)는, 제1 정렬 모듈(210), 제2 정렬 모듈(220), 함침조(230), 열가소성 수지 공급 모듈(240), 및 리바 제조 모듈(250)을 포함할 수 있다. 이하, 각 구성에 대해 설명된다.
도 18은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 베이스 섬유 공급부 및 제1 정렬 모듈을 설명하기 위한 도면이고, 도 19는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 제2 정렬 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 18을 참조하면, 상기 베이스 섬유 공급부(100)는 베이스 섬유(BF)가 감긴 복수의 보빈(110)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 섬유(BF)는 유리섬유, 현무암 섬유, 아라미드 섬유, 탄소섬유, PVA 섬유, 및 고강도 폴리에스테르 섬유 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 베이스 섬유 공급부(100)의 복수의 상기 보빈(110)으로부터 복수의 상기 베이스 섬유(BF)가 상기 제1 정렬 모듈(210)로 제공될 수 있다. 상기 제1 정렬 모듈(210)로 제공된 복수의 상기 베이스 섬유(BF)는, 옆으로 나란히(laterally) 정렬되고 펼쳐질 수 있다. 즉, 상기 제1 정렬 모듈(210)은 복수의 상기 베이스 섬유(BF)들이 뭉치지 않도록 정렬할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 정렬 모듈(210)은 상부 롤, 및 상기 상부 롤과 대향하여 배치되는 하부 롤을 포함하고, 상기 상부 롤 및 상기 하부 롤 사이에 복수의 상기 베이스 섬유(BF)들이 제공되어, 복수의 상기 베이스 섬유(BF)들이 정렬되고 펼쳐질 수 있다.
도 19를 참조하면, 상기 제2 정렬 모듈(220)은 제1 내지 제6 정렬 롤러(221, 222, 223, 224, 225, 226)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 내지 제6 정렬 롤러(221, 222, 223, 224, 225, 226)의 위치는 서로 다를 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 정렬 롤러(221), 제3 정렬 롤러(223), 및 제5 정렬 롤러(225)는 상대적으로 낮게 위치되는 반면, 상기 제2 정렬 롤러(222), 제4 정렬 롤러(224), 및 제6 정렬 롤러(226)는 상대적으로 높게 위치될 수 있다. 즉, 상기 제1 내지 제6 정렬 롤러(221, 222, 223, 224, 225, 226)는 지그재그(zig-zag) 형태로 배치될 수 있다.
복수의 상기 베이스 섬유(BF)는 상기 제1 정렬 모듈(210)로부터 상기 제2 정렬 모듈(220)로 제공될 수 있다. 상기 제2 정렬 모듈(220)로 제공된 복수의 상기 베이스 섬유(BF)는, 상기 제1 내지 제6 정렬 롤러(221, 222, 223, 224, 225, 226)에 지그재그(zig-zag) 형태로 감길 수 있다. 상기 제2 정렬 모듈(220)로 제공된 복수의 상기 베이스 섬유(BF)는 상기 제1 내지 제6 정렬 롤러(221, 222, 223, 224, 225, 226)을 순차적으로 거침으로써 한번 더 정렬될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 정렬 롤러(221), 제3 정렬 롤러(223), 및 제5 정렬 롤러(225)는 정렬 롤러의 길이 방향(예를 들어, X축 방향)을 따라 직선왕복운동 할 수 있다. 이에 따라, 복수의 상기 베이스 섬유(BF)는 상기 제1 정렬 롤러(221), 제3 정렬 롤러(223), 및 제5 정렬 롤러(225)에 의해 정렬 롤러의 길이 방향(예를 들어, X축 방향)으로 스프레딩(spreading)될 수 있다. 이로 인해, 복수의 상기 베이스 섬유(BF)의 정렬성이 향상될 수 있다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 함침조 및 열가소성 수지 공급 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 상기 열가소성 수지 공급 모듈(240)은 상기 함침조(230) 내부에 열가소성 수지를 공급할 수 있다. 이에 따라, 상기 함침조(230)의 내부에는 열가소성 수지가 수용될 수 있다.
상기 제1 및 제2 정렬 모듈(240)을 통해 정렬되고 펼쳐진 상기 베이스 섬유(BF)는 상기 열가소성 수지가 수용된 상기 함침조(230)의 내부로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 함침조(230)의 내부로 제공된 상기 베이스 섬유(BF)는 상기 열가소성 수지에 함침될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 열가소성 수지는, 폴리프로필렌(PP, polypropylene) 폴리에틸렌(PE, polyethylene), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 폴리아미드(PA, polyamide), 폴리페닐렌설파이드(PPS, polyphenylenesulfide), 폴리에틴에틸케톤(PEEK, Polyethyleethyleketon) 중 어느 하나 또는 이들이 혼합된 것을 포함할 수 있으며, 액상 열가소성 수지, (예를 들어 아크릴릭 계통의 수지 등)를 사용할 수 있다.
상기 열가소성 수지에 함침된 상기 베이스 섬유(BF)는, 상기 함침조(230)로부터 후술되는 리바 제조 모듈(250)의 제1 베이스 로드 제조기(251)로 제공될 수 있다.
도 22는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 리바 제조 모듈을 설명하기 위한 도면이고, 도 23은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 제1 베이스 로드 제조기의 사시도이고, 도 24는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 제1 베이스 로드 제조기의 정면도이고, 도 25는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 제2 및 제3 베이스 로드 제조기의 사시도이고, 도 26은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 제1 내지 제3 베이스 로드 제조기의 상부 휠 몰드 및 하부 휠 몰드를 설명하기 위한 도면이고, 도 27은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 제1 내지 제3 베이스 로드 제조기를 통해 제조된 베이스 로드의 직경 변화를 설명하기 위한 도면이고, 도 28은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 리브 패턴 제조기의 사시도이다.
도 22를 참조하면, 상기 리바 제조 모듈(250)은 제1 베이스 로드 제조기(251), 제2 베이스 로드 제조기(252), 제3 베이스 로드 제조기(253), 및 리브 패턴 제조기(254)를 포함할 수 있다.
도 23 및 도 24를 참조하면, 상기 제1 베이스 로드 제조기(251)는 복수의 상기 베이스 섬유(BF)들을 뭉쳐, 베이스 로드(BR)로 제조할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 로드(BR)는 원기둥 형상을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1 베이스 로드 제조기(251)는 도 23 및 도 24에 도시된 바와 같이, 상부 휠 몰드(251a), 및 상기 상부 휠 몰드(251a)와 대향하여 배치되는 하부 휠 몰드(251b)를 포함할 수 있다. 상기 상부 휠 몰드(251a) 및 상기 하부 휠 몰드(251b)는 각각 제1 방향을 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 방향은 상기 상부 휠 몰드(251a) 및 상기 하부 휠 몰드(251b)가 마주보는 방향의 직각 방향일 수 있다.
상기 상부 휠 몰드(251a) 및 상기 하부 휠 몰드(251b) 사이에는 빈 공간이 형성될 수 있다. 상기 함침조(230)로부터 제공된 복수의 상기 베이스 섬유(BF)들은 상기 상부 휠 몰드(251a) 및 상기 하부 휠 몰드(251b) 사이의 상기 빈 공간으로 제공될 수 있다. 상기 빈 공간 내에 복수의 상기 베이스 섬유(BF)들이 제공된 상태에서, 상기 상부 휠 몰드(251a) 및 상기 하부 휠 몰드(251b)는 회전될 수 있다. 또는, 상기 상부 휠 몰드(251a) 및 상기 하부 휠 몰드(251b)가 회전되는 동안, 상기 빈 공간 내에 복수의 상기 베이스 섬유(BF)들이 제공될 수 있다.
이에 따라, 상기 상부 휠 몰드(251a) 및 상기 하부 휠 몰드(251b)의 회전에 의해, 복수의 상기 베이스 섬유(BF)들이 뭉쳐지게 되어 상기 베이스 로드(BR)가 제조될 수 있다.
도 25 내지 도 27을 참조하면, 상기 제1 베이스 로드 제조기(251)를 통해 제조된 상기 베이스 로드(BR)는, 상기 제1 베이스 로드 제조기(251)로부터 상기 제2 베이스 로드 제조기(252)로 제공된 후, 상기 제2 베이스 로드 제조기(252)로부터 상기 제3 베이스 로드 제조기(253)로 제공될 수 있다.
상기 제2 베이스 로드 제조기(252) 및 상기 제3 베이스 로드 제조기(253)는 각각, 상기 제1 베이스 로드 제조기(251)와 같이 상부 휠 몰드(252a, 253a) 및 하부 휠 몰드(252b, 253b)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 베이스 로드 제조기(252) 및 상기 제3 베이스 로드 제조기(253)의 상부 휠 몰드(252a, 253a) 및 하부 휠 몰드(252b, 253b) 사이에도 빈 공간이 형성될 수 있고, 상기 제2 베이스 로드 제조기(252)의 빈 공간 및 상기 제3 베이스 로드 제조기(253)의 빈 공간으로 상기 베이스 로드(BR)가 제공될 수 있다. 상기 빈 공간에 제공된 상기 베이스 로드(BR)는 상기 제2 및 제3 베이스 로드 제조기(252, 253)의 상부 휠 몰드(252a, 253a) 및 하부 휠 몰드(252b, 253b)에 의해 압력이 인가될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 내지 제3 베이스 로드 제조기(251, 252, 253) 각각의 빈 공간의 크기가 서로 다를 수 있다. 즉, 상기 제1 베이스 로드 제조기(251)의 상부 휠 몰드(251a)와 하부 휠 몰드(251b) 사이의 거리(d1), 상기 제2 베이스 로드 제조기(252)의 상부 휠 몰드(252a)와 하부 휠 몰드(252b) 사이의 거리(d2), 및 상기 제3 베이스 로드 제조기(253)의 상부 휠 몰드(253a)와 하부 휠 몰드(253b)의 거리(d3)는 서로 다를 수 있다.
구체적으로, 상기 제3 베이스 로드 제조기(253)의 상부 휠 몰드(253a)와 하부 휠 몰드(253b)의 거리(d3)는 상기 제2 베이스 로드 제조기(252)의 상부 휠 몰드(252a)와 하부 휠 몰드(252b) 사이의 거리(d2)보다 짧고, 상기 제2 베이스 로드 제조기(252)의 상부 휠 몰드(252a)와 하부 휠 몰드(252b) 사이의 거리(d2)는 상기 제1 베이스 로드 제조기(251)의 상부 휠 몰드(251a)와 하부 휠 몰드(251b) 사이의 거리(d1)보다 짧을 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 내지 제3 베이스 로드 제조기(251, 252, 253)로부터 제조된 상기 베이스 로드(BR)의 직경은 서로 다를 수 있다. 구체적으로, 상기 제3 베이스 로드 제조기(253)로부터 제조된 제3 베이스 로드(BR3)의 직경(d3)은 상기 제2 베이스 로드 제조기(252)로부터 제조된 제2 베이스 로드(BR2)의 직경(d2)보다 작고, 상기 제2 베이스 로드 제조기(252)로부터 제조된 제2 베이스 로드(BR2)의 직경(d2)은 상기 제1 베이스 로드 제조기(251)로부터 제조된 제1 베이스 로드(BR1)의 직경(d1)보다 작을 수 있다.
즉, 상기 함침조(230)로부터 상기 리바 제조 모듈(250)로 제공된 복수의 상기 베이스 섬유(BF)들은 상기 제1 내지 제3 베이스 로드 제조기(251, 252, 253)를 통해 복수의 상기 베이스 섬유(BF)들이 뭉쳐진 상기 베이스 로드(BR)로 제조되되, 상기 제1 내지 제3 베이스 로드 제조기(251, 252, 253)를 순차적으로 거침에 따라, 직경이 점차적으로 감소될 수 있다.
이로 인해, 상기 베이스 로드(BR)의 생산성이 향상될 수 있다. 구체적으로, 상술된 바와 달리, 하나의 베이스 로드 제조기를 통해 베이스 로드를 제조하는 경우, 베이스 로드의 두께를 감소시키기 위해 공정 시간 및 비용이 증가되는 문제점이 발생될 수 있다. 하지만, 상술된 바와 같이, 복수의 베이스 로드 제조기(251, 252, 253)를 통해 상기 베이스 로드(BR)의 두께를 점차적으로 감소시키는 경우, 상기 베이스 로드(BR)의 두께 감소가 용이하게 이루어 짐으로, 상기 베이스 로드(BR)의 생산성이 향상될 수 있다.
도 28을 참조하면, 상기 제3 베이스 로드 제조기(253)를 통해 제조된 상기 제3 베이스 로드(BR3)는 상기 리브 패턴 제조기(254)로 제공될 수 있다. 상기 리브 패턴 제조기(254)는 상기 제3 베이스 로드(BR3)에 압력을 인가하여, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 표면에 리브 패턴을 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 표면에 리브 패턴이 형성된 리바(RB)가 제조될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 리브 패턴 제조기(254)는 상부 휠 마스터 몰드 및 상기 상부 휠 마스터 몰드와 대향하여 배치되는 하부 휠 마스터 몰드를 포함할 수 있다. 상기 상부 휠 마스터 몰드 및 상기 하부 휠 마스터 몰드는 제1 방향(예를 들어, X축 방향)을 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다.
상기 상부 휠 마스터 몰드는 상부 마스터 패턴을 포함하고, 상기 하부 휠 마스터 몰드는 하부 마스터 패턴을 포함할 수 있다. 상기 상부 마스터 패턴 및 상기 하부 마스터 패턴은 오목부 및 볼록부를 포함할 수 있다.
상기 상부 휠 마스터 몰드와 상기 하부 휠 마스터 몰드가 회전되는 동안, 상기 상부 휠 마스터 몰드 및 상기 하부 휠 마스터 몰드 사이에 상기 제3 베이스 로드(BR3)가 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 상부 휠 마스터 몰드 및 상기 하부 휠 마스터 몰드를 통해, 상기 제3 베이스 로드(BR3)에 압력이 인가될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제3 베이스 로드(BR3)에 압력이 인가되기 전, 상기 제3 베이스 로드(BR3)는 열처리될 수 있다. 상기 제3 베이스 로드(BR3)가 열처리되는 경우, 상기 열가소성 수지에 의해 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 표면이 상대적으로 부드러워질 수 있다.
상기 제3 베이스 로드(BR3)가 열처리된 상태에서 상기 제3 베이스 로드(BR3)에 압력이 인가되는 경우, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 표면에는 상기 리브 패턴이 형성될 수 있다. 이하, 상기 리브 패턴의 형성 과정에 대해 구체적으로 설명된다.
도 29 내지 도 32는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 리브 패턴 제조기를 통해 형성된 다양한 리브 패턴 형상을 설명하기 위한 도면이고, 도 33은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 리브 패턴 제조기의 일 변형 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 34는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 리브 패턴 제조기의 일 변형 예를 통해 제조된 리브 패턴을 설명하기 위한 도면이고, 도 35는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 리브 패턴 제조기의 다른 변형 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 36은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 리브 패턴 제조기의 다른 변형 예를 통해 제조된 리브 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 29 내지 도 32를 참조하면, 상기 상부 휠 마스터 몰드(254a1, 254a2) 및 상기 하부 휠 마스터 몰드(254b1, 254b2)를 통해 상기 제3 베이스 로드(BR3)에 압력이 인가되는 경우, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 표면에는, 리브 패턴(RP)이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 리브 패턴(RP)은 상기 상부 마스터 패턴(254aP1, 254aP2) 및 상기 하부 마스터 패턴(254bP1, 254bP2)의 역상을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 리브 패턴(RP) 또한 상기 상부 마스터 패턴(254aP1, 254aP2) 및 상기 하부 마스터 패턴(254bP1, 254bP2)과 같이 오목부 및 볼록부를 갖되, 상기 리브 패턴(RP)의 볼록부는 상기 상부 마스터 패턴(254aP1, 254aP2) 및 상기 하부 마스터 패턴(254bP1, 254bP2)의 오목부와 대응되고, 상기 리브 패턴(RP)의 오목부는 상기 상부 마스터 패턴(254aP1, 254aP2) 및 상기 하부 마스터 패턴(254bP1, 254bP2)의 볼록부와 대응될 수 있다.
즉, 상기 제3 베이스 로드(BR3)를 열처리하여 표면을 부드럽게 형성한 후, 마스터 패턴을 갖는 마스터 몰드를 통해 압력을 인가함으로써, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 표면에 상기 마스터 패턴의 역상을 갖는 상기 리브 패턴(RP)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 리브 패턴(RP)의 형상은, 도 29에 도시된 바와 같이 촘촘한 그물(net) 형상을 갖거나, 도 30에 도시된 바와 같이 닷(dot) 형상을 갖거나, 도 31에 도시된 바와 같이 넓은 그물(net) 형상을 갖거나, 도 32에 도시된 바와 같이 나선 형상을 가질 수 있다. 이 밖에도, 상기 리브 패턴(RP)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 상기 리브 패턴(RP)의 형상은 제한되지 않는다.
일 변형 예에 따르면, 도 33에 도시된 바와 같이, 상기 상부 마스터 패턴(254aP1, 254aP2)과 상기 하부 마스터 패턴(254bP1, 254bP2)은 서로 다른 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 표면에는 서로 다른 형상의 리브 패턴이 형성될 수 있다. 구체적으로, 도 34에 도시된 바와 같이, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 제1 영역(BRa)에는, 상기 상부 마스터 패턴(254aP1, 254aP2)의 역상을 갖는 제1 리브 패턴(RP1)이 형성되고, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 제2 영역(BRb)에는, 상기 하부 마스터 패턴(254bP1, 254bP2)의 역상을 갖는 제2 리브 패턴(RP2)이 형성되되, 상기 제1 및 제2 리브 패턴(RP1, RP2)의 형상은 서로 다를 수 있다.
다른 변형 예에 따르면, 도 35에 도시된 바와 같이, 상기 상부 마스터 패턴(254aP1, 254aP2)은 제1 상부 마스터 패턴(254aP1)과 제2 상부 마스터 패턴(254aP2)을 포함하고, 상기 하부 마스터 패턴(254bP1, 254bP2)은 제1 하부 마스터 패턴(254bP1)과 제2 하부 마스터 패턴(254bP2)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 상부 마스터 패턴(254aP1), 상기 제2 상부 마스터 패턴(254aP2), 상기 제1 하부 마스터 패턴(254bP1), 및 상기 제2 하부 마스터 패턴(254bP2)은 서로 다른 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 표면에는 서로 다른 형상의 리브 패턴이 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 36에 도시된 바와 같이, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 제1 영역(BRa)에는 상기 제1 상부 마스터 패턴(254aP1)의 역상을 갖는 제1 리브 패턴(RP1)이 형성되고, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 제2 영역(BRb)에는 상기 제2 상부 마스터 패턴(254aP2)의 역상을 갖는 제2 리브 패턴(RP2)이 형성되고, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 제3 영역(BRc)에는 상기 제1 하부 마스터 패턴(254bP1)의 역상을 갖는 제3 리브 패턴(RP3)이 형성되고, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 제4 영역(BRd)에는 상기 제2 하부 마스터 패턴(254bP2)의 역상을 갖는 제4 리브 패턴(RP4)이 형성되되, 상기 제1 내지 제4 리브 패턴(RP1, RP2, RP3, RP4)의 형상은 서로 다를 수 있다.
즉, 상기 제3 베이스 로드(BR3)의 표면에 형성된 상기 리브 패턴(RP)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 제3 베이스 로드(BR3)는 복수의 영역으로 구분되되, 구분된 영역에는 서로 다른 형상의 상기 리브 패턴(RP)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 리바의 표면 거칠기를 다양하게 제어할 수 있으므로, 콘크리트와의 접착력의 향상이 용이하게 이루어질 수 있다.
제4 실시 예에 따른 리바 및 그 제조 장치
도 37은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 리바 제조 장치의 사시도이다. 도 37을 참조하면, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 리바 제조 장치는, 베이스 섬유 공급부(100), 및 리바 제조부(200)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 리바 제조부(200)는, 제1 정렬 모듈(210), 제2 정렬 모듈(220), 함침조(230), 및 리바 제조 모듈(250)을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치는, 상기 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치와 비교하여, 열가소성 수지 공급 모듈(240)이 생략된 구조를 가질 수 있다. 다만, 상기 제4 실시 예에 따른 리바 제조 장치는, 상기 함침조(230) 내에 열가소성 수지가 수용된 상태로 배치될 수 있다.
제5 실시 예에 따른 리바 및 그 제조 장치
본 발명의 제5 실시 예에 따른 리바 제조 장치는, 베이스 섬유 공급부(100), 제1 정렬 모듈(210), 제2 정렬 모듈(220), 함침조(230), 열가소성 수지 공급 모듈(240), 포밍 모듈(400), 및 프레스 모듈(500)을 포함할 수 있다. 상기 베이스 섬듀 공급부(100), 제1 정렬 모듈(210), 제2 정렬 모듈(200), 함침조(230), 및 열가소성 수지 공급 모듈(240)은 도 17 내지 도 21을 참조하여 설명된 상기 제3 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 상기 베이스 섬유 공급부(100), 제1 정렬 모듈(210), 제2 정렬 모듈(200), 함침조(230), 및 열가소성 수지 공급 모듈(240)과 같을 수 있다. 이에 따라, 구체적인 설명은 생략된다. 이하, 상기 제5 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 포밍 모듈(400), 및 프레스 모듈(500)에 대해 구체적으로 설명된다.
도 38은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 포밍 모듈을 설명하기 위한 도면이고, 도 39는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 프레스 모듈을 설명하기 위한 도면이고, 도 40은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 리바 제조 장치가 포함하는 프레스 모듈 중 하부 프레스 몰드를 설명하기 위한 도면이다.
도 38을 참조하면, 상기 포밍 모듈(400)은 제1 포머(410), 및 제2 포머(420)를 포함할 수 있다. 복수의 상기 베이스 섬유(BF)들은 상기 제1 및 제2 포머(410, 420)를 통해 뭉쳐져 베이스 로드(BR)로 제조될 수 있다. 상기 베이스 로드(BR)는 후술되는 리바의 심재로 사용될 수 있다.
도 39 및 도 40을 참조하면, 상기 프레스 모듈(500)은 상부 프레스 몰드(512), 및 하부 프레스 몰드(514)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 상부 프레스 몰드(512) 및 상기 하부 프레스 몰드(514)에는 복수의 홈이 형성되고, 각각의 홈에는 마스터 패턴이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 홈은 상기 베이스 로드가 연장되는 방향과 같은 방향으로 연장될 수 있다.
예를 들어, 도 40에 도시된 바와 같이, 상기 하부 프레스 몰드(514)에는 네개의 홈이 형성되고, 각각의 홈에는 제1 내지 제4 하부 마스터 패턴(514P1, 514P2, 514P3, 514P4)이 형성될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았지만, 상기 상부 프레스 몰드(512)에도 네개의 홈이 형성되고, 각각의 홈에는 제1 내지 제4 상부 마스터 패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 상부 마스터 패턴(미도시)의 형상은 각각, 상기 제1 내지 제4 하부 마스터 패턴(514P1, 514P2, 514P3, 514P4)의 형상과 같을 수 있다. 상술된 바와 달리, 상기 상부 프레스 몰드(512) 및 상기 하부 프레스 몰드(514)에는 네개 미만의 홈, 또는 네개 초과의 홈이 형성될 수 있다. 즉, 상기 상부 프레스 몰드(512) 및 상기 하부 프레스 몰드(514)에 형성되는 홈의 개수는 제한되지 않는다.
상기 상부 프레스 몰드(512) 및 상기 하부 프레스 몰드(514)는 서로 대향하여 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 상부 프레스 몰드(512)의 상기 제1 내지 제4 상부 마스터 패턴(미도시)과 상기 하부 프레스 몰드(514)의 상기 제1 내지 제4 하부 마스터 패턴(514P1, 514P2, 514P3, 514P4)은 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 상부 마스터 패턴(미도시)과 상기 제1 하부 마스터 패턴(514P1)이 마주보도록 배치되고, 상기 제2 상부 마스터 패턴(미도시)과 상기 제2 하부 마스터 패턴(514P2)이 마주보도록 배치되고, 상기 제3 상부 마스터 패턴(미도시)과 상기 제3 하부 마스터 패턴(514P3)이 마주보도록 배치되고, 상기 제4 상부 마스터 패턴(미도시)과 상기 제4 하부 마스터 패턴(514P4)이 마주보도록 배치될 수 있다.
상기 상부 프레스 몰드(512) 및 상기 하부 프레스 몰드(514)가 마주보도록 배치된 상태에서, 상기 상부 프레스 몰드(512) 및 상기 하부 프레스 몰드(514) 사이에 열처리된 상기 베이스 로드가 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 상부 프레스 몰드(512) 및 상기 하부 프레스 몰드(514)의 홈 사이에 상기 베이스 로드가 배치될 수 있다.
상기 상부 프레스 몰드(512) 및 상기 하부 프레스 몰드(514)의 홈 사이에 열처리된 상기 베이스 로드가 배치된 상태에서, 상기 상부 프레스 몰드(512) 및 상기 하부 프레스 몰드(514)가 접촉되도록 이동되어, 상기 베이스 로드에 압력이 인가될 수 있다. 이에 따라, 상기 베이스 로드에는 상기 홈에 형성된 마스터 패턴의 역상이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 베이스 로드의 표면에 리브 패턴(RP)이 형성된 리바(RB)가 제조될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 상부 마스터 패턴 및 상기 하부 마스터 패턴은 각각, 오목부 및 볼록부를 포함할 수 있다. 상기 마스터 패턴을 통해 상기 베이스 로드에 압력이 인가되는 경우, 상기 베이스 로드의 표면에 상기 마스터 패턴의 오목부와 대응되는 볼록부(RBb)가 형성되고, 상기 마스터 패턴의 볼록부에 대응하는 오목부(RBa)가 형성되어 상기 리브 패턴이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 로드에 압력이 인가되기 전, 또는 상기 베이스 로드에 압력이 인가되는 동안, 상기 프레스 모듈(500)에 의해 상기 베이스 로드가 열처리될 수 있다. 상기 베이스 로드가 열처리되는 경우, 상기 열가소성 수지에 의해 상기 베이스 로드의 표면이 부드러워질 수 있다. 상기 베이스 로드가 열처리된 상태에서 상기 베이스 로드에 압력이 인가되는 경우, 상기 베이스 로드의 표면에는 상기 리브 패턴(RP)이 형성될 수 있다.
즉, 상기 베이스 로드를 열처리하여 표면을 부드럽게 형성한 후, 상기 프레스 모듈(500)을 통해 압력을 인가함으로써, 상기 베이스 로드의 표면에 상기 마스터 패턴의 역상을 갖는 상기 리브 패턴(RP)을 형성할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 베이스 섬유 공급부
210: 제1 정렬 모듈
220: 제2 정렬 모듈
230: 함침조
240: 열가소성 수지 공급 모듈
400: 포밍 모듈
500: 프레스 모듈
310: 섬유 공급 모듈
320: 스프레딩 모듈
330: 함침조
340: 콜렉터
350: 냉각 모듈
360: 프리프레그 테이프 제조 모듈
370: 트위스터
380: 리바 제조 모듈

Claims (12)

  1. 현무암 섬유가 감긴 복수의 보빈들로부터 풀어내어진 복수의 상기 현무암 섬유들을 제공하는 섬유 공급 모듈;
    상기 섬유 공급 모듈로부터 제공받은 상기 현무암 섬유를 정렬하는 스프레딩 모듈;
    열가소성 수지가 수용된 함침조;
    열가소성 수지에 함침된 복수의 현무암 섬유들이 옆으로 나란하도록 뭉친 프리프레그 테이프를 제조하는 프리프레그 테이프 제조 모듈;
    상기 프리프레그 테이프 제조 모듈로부터 제공받은 복수의 상기 프리프레그 테이프를 뭉쳐, 복수의 상기 프리프레그 테이프들이 길이 방향으로 배열된 베이스 로드를 제조하는 프리포밍 모듈; 및
    제1 직경 크기를 갖는 상기 베이스 로드의 직경을 상기 제1 직경 크기보다 작은 제2 직경 크기로 감소시키는 제1 프레스 휠, 상기 제1 프레스 휠로부터 제공된 상기 베이스 로드의 직경을 상기 제2 직경 크기보다 작은 제3 직경 크기로 감소시키는 제2 프레스 휠, 및 상기 제2 프레스 휠로부터 제공된 상기 베이스 로드의 표면에 마스터 패턴으로 압력을 인가하여 상기 마스터 패턴의 역상을 갖는 리브 패턴을 형성하는 제3 프레스 휠을 포함하는 리바 제조 모듈을 포함하는 리바 제조 장치.
  2. 제2 항에 있어서,
    상기 제3 프레스 휠은, 상기 베이스 로드가 열처리된 상태에서 상기 베이스 로드의 표면에 압력을 인가하는 것을 포함하는 리바 제조 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 마스터 패턴은 오목부 및 볼록부를 포함하되,
    상기 마스터 몰드를 통해 상기 베이스 로드에 압력이 인가되는 경우, 상기 베이스 로드의 표면에, 상기 마스터 패턴의 오목부와 대응되는 볼록부 및 상기 마스터 패턴의 볼록부에 대응되는 오목부가 형성되어, 상기 리브 패턴이 형성되는 것을 포함하는 리바 제조 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 프레스 휠은 상부 프레스 휠 및 상기 상부 프레스 휠과 대향하여 배치되는 하부 프레스 휠을 포함하고, 상기 상부 프레스 휠 및 상기 하부 프레스 휠은 제1 방향을 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하되,
    회전하는 상기 상부 프레스 휠 및 상기 하부 프레스 휠 사이에 상기 베이스 로드가 제공되어, 상기 상부 프레스 휠 및 상기 하부 프레스 휠의 회전에 의해 상기 베이스 로드에 압력이 인가되는 것을 포함하는 리바 제조 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 상부 프레스 휠은 상부 마스터 패턴을 포함하고 상기 하부 프레스 휠은 하부 마스터 패턴을 포함하되,
    상기 상부 마스터 패턴 및 상기 하부 마스터 패턴의 형상은 서로 다른 것을 포함하는 리바 제조 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 상부 프레스 휠은 상부 마스터 패턴을 포함하고 상기 하부 프레스 휠은 하부 마스터 패턴을 포함하되,
    상기 상부 마스터 패턴 및 상기 하부 마스터 패턴의 형상은 서로 같은 것을 포함하는 리바 제조 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 상부 마스터 패턴은 제1 상부 마스터 패턴 및 제2 상부 마스터 패턴을 포함하고,
    상기 하부 마스터 패턴은 제1 하부 마스터 패턴 및 제2 하부 마스터 패턴을 포함하되,
    상기 제1 및 제2 상부 마스터 패턴, 상기 제1 및 제2 하부 마스터 패턴은 형상이 서로 다른 것을 포함하는 리바 제조 장치.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 상부 마스터 패턴은 제1 상부 마스터 패턴 및 제2 상부 마스터 패턴을 포함하고,
    상기 하부 마스터 패턴은 제1 하부 마스터 패턴 및 제2 하부 마스터 패턴을 포함하되,
    상기 제1 및 제2 상부 마스터 패턴, 상기 제1 및 제2 하부 마스터 패턴은 형상이 서로 같은 것을 포함하는 리바 제조 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 스프레딩 모듈은, 모터 회전속도 및 마찰 회전속도가 상대적으로 느린 제1 스프레딩 모듈, 및 모터 회전속도 및 마찰 회전속도가 상대적으로 빠른 제2 스프레딩 모듈을 포함하되,
    상기 섬유 공급 모듈로부터 제공된 복수의 상기 현무암 섬유들은, 상기 제1 스프레딩 모듈을 통해 1차 정렬된 후 상기 제2 스프레딩 모듈을 통해 2차 정렬되는 것을 포함하는 리바 제조 장치.
  10. 복수의 프리프레그 테이프가 길이 방향으로 나란히 배열된 구조를 갖는 베이스 로드의 표면에, 상기 베이스 로드의 표면 프로파일에 의해 정의되는 볼록부 및 오목부를 포함하는 리브 패턴이 제공된 리바에 있어서,
    상기 프리프레그 테이프는 일 방향으로 연장되는 복수의 현무암 섬유들이 길이 방향으로 평행하도록 옆으로 나란히 배치되고 상기 복수의 현무암 섬유들에는 열가소성 수지가 제공된 것을 포함하는 리바.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 열가소성 수지는, 폴리프로필렌(PP, polypropylene) 폴리에틸렌(PE, polyethylene), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 폴리아미드(PA, polyamide), 폴리페닐렌설파이드(PPS, polyphenylenesulfide), 폴리에틴에틸케톤(PEEK, Polyethyleethyleketon), 아크릴릭 계열의 액상 열가소성 수지 중 어느 하나 또는 이들이 혼합된 것을 포함하는 리바.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 베이스 로드의 표면은, 제1 리브 패턴이 형성된 제1 패턴 영역 및 제2 리브 패턴이 형성된 제2 패턴 영역을 포함하고,
    상기 제1 리브 패턴 및 상기 제2 리브 패턴의 형상은 서로 다른 것을 포함하는 리바.
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