KR20230152895A - 섬유강화 복합체 보강근 제조장치 및 이를 통해 제조된 섬유강화 복합체 보강근 - Google Patents

섬유강화 복합체 보강근 제조장치 및 이를 통해 제조된 섬유강화 복합체 보강근 Download PDF

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Abstract

본 발명은 섬유강화 복합체 보강근 제조장치에 관한 것으로서, 섬유 복합체 보강근을 제조하기 위한 코어 섬유사가 권선된 다수개의 코어 섬유사 로빙을 포함하는 코어 섬유사 공급부 및 다수개의 코어 섬유사 로빙으부터 공급되는 각각의 코어 섬유사를 횡방향으로 이격되게 정렬함과 아울러 장력을 부가하는 코어 섬유사 정렬부 및 상기 코어 섬유사 정렬부로부터 공급되는 각각의 코어 섬유사를 수지에 함침되도록 하는 수지 함침부 및 수지 함침된 각각의 코어 섬유사를 다발로 투입하고, 투입되는 코어 섬유사 다발을 인발성형하여 미리 설정된 단면 형상을 갖는 보강근 로드를 가공하는 적어도 하나의 로드 가공부 및 상기 로드 가공부로부터 배출되는 상기 보강근 로드의 외면에 리브 섬유사를 나선형으로 와인딩하여 리브를 형성하는 리브 성형부 및 상기 리브가 형성된 상기 보강근 로드에 열을 가하여 경화 반응을 촉진시키는 경화부 및 상기 경화부에서 가열된 보강근 로드를 냉각시키는 냉각부 및 상기 냉각부를 통과한 상기 보강근 로드를 후방으로 연속해서 당겨 이송하는 이송부를 포함하되, 상기 코어 섬유사 정렬부는 상기 코어 섬유사의 공급방향을 따라 상호 이격되게 배치되고, 길이방향을 따라 일정 간격 이격된 각각의 외주면 일측에 외주방향을 따라 상기 코어 섬유사가 삽입되는 다수의 가이드홈이 형성된 복수의 가이드바를 포함하고, 상기 코어 섬유사는 이웃하는 가이드바의 외주면 상하부를 교대로 통과하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 장치의 구조를 개선하여 코어 섬유사 공급부로부터 공급되는 코어 섬유사에 장력을 부가하면서 건조 및 정렬함에 따라 코어 섬유사의 꼬임을 방지할 수 있을 뿐 아니라 코어 섬유사의 외면에 수지의 균일한 함침이 이루어져 로드 가공부를 통해 수지가 균일하게 함침된 보강근 로드를 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 제조되는 보강근 로드의 규격 변경시 로드 가공부의 교체작을 보다 신속하게 수행할 수 있으므로 로드 가공부의 교체에 따른 작업시간이 현저하게 단축되므로 섬유강화 복합체 보강근의 생산성이 크게 향상된다.

Description

섬유강화 복합체 보강근 제조장치 및 이를 통해 제조된 섬유강화 복합체 보강근{Manufacturing apparatus for hybrid fiber reinforced plastic rebar for concrete and the product therewith}
본 발명은 섬유강화 복합체 보강근 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 장치의 구조를 개선하여 코어 섬유사 공급부로부터 공급되는 코어 섬유사에 장력을 부가하면서 건조 및 정렬함과 아울러 제조되는 보강근 로드의 규격 변경시 로드 가공부의 교체작업을 보다 신속하게 수행할 수 있도록 한 섬유강화 복합체 보강근 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 건축물이나 교량공사에서 시공되는 교각과 같은 구조물은 콘크리트로 이루어진다. 이러한 콘크리트는 압축력에 강한 반면, 인장력에 취약한 바, 인장력을 보강하기 위해 내부에 철근을 심어 보강근(rebar)으로 사용한다.
그러나, 위와 같은 종래 철근은 각종 환경적 요인, 예컨대 제설재나 해수 환경 등의 영향에 의해 심각한 부식이 발생하게 되며, 이를 방지하기 위해 표면에 에폭시 코팅을 하여 사용하고 있으나, 염화 콘크리트 환경 하에서는 여전히 철근 부식에 따른 문제를 극복하기 어려운 문제점이 있다.
위와 같은 이유로 최근에는 종래 보강근으로 사용되는 철근을 대체하여 섬유강화 복합체로 제조된 보강근을 사용하고 있으며, 이러한 섬유강화 복합체 보강근은 내식, 내열 및 내부식성이 우수할 뿐 아니라, 매우 큰 강도를 지니고 있어 전 산업분야에 걸쳐서 응용분야가 확대되고 있는 반영구적인 신소재로 주목받고 있다.
한편, 한국등록특허 제10-2198226호에는 복합체 보강근 로빙 섬유가 권선된 복수의 크릴부, 복수의 크릴부로부터 로빙 섬유 각각을 다발로 풀어내어 함침되도록 하는 수지함침부, 함침된 로빙 섬유 다발이 투입되어 인발 성형에 의해 보강근 로드를 가공하는 로드가공부와, 로드가공부에서 배출되는 보강근 로드의 외주면에 리브용 섬유를 나선형으로 와인딩하여 리브를 형성하는 와인딩부, 리브가 형성된 보강근 로드에 열을 가하여 경화시키는 경화부, 경화부에서 가열된 보강근 로드를 냉각하는 냉각부 및 냉각부를 통과한 보강근 로드를 후방으로 당겨, 전체 공정에서 상기 보강근 로드를 후속 공정으로 이송하는 이송부를 포함하는 섬유강화 복합체 보강근 제조장치가 개시되어 있다.
그러나, 위와 같은 종래 섬유강화 복합체 보강근 제조장치는 복수의 크릴부로부터 수지함침부로 이송되는 로빙섬유 외면에 수분이 잔존하거나, 로빙섬유의 장력이 느슨해져 서로 꼬인 상태로 수지함침부로 투입되는 경우, 로빙섬유의 외면에 수지의 균일한 함침이 이루어지지 않아 후속구성인 로드가공부를 통해 수지가 균일하게 함침된 보강근 로드를 형성하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 종래 섬유강화 복합체 보강근 제조장치는 로빙 섬유 다발이 통과하는 내부통로가 형성된 로드가공부의 전, 후단부 몰드가 일체형 구조로 이루어져 있다.
이에 따라 제조되는 보강근의 직경 변경이 요구되는 경우, 기존 설치된 로드가공부의 몰드 후방으로 배출된 보강근 로드를 잘라내고 이를 기존 몰드로부터 탈거한 후, 기존 몰드를 새로운 몰드로 교체함과 아울러, 교체된 몰드에 잘라낸 보강근 로드를 삽입한 다음, 이를 이송부 측에 물린 보강근 로드와 연결해야 하는 번거로운 작업이 요구된다.
위와 같이, 종래 섬유강화 복합체 보강근 제조장치는 제조되는 보강근 로드의 직경이 변경되는 경우 몰드의 교체에 따른 작업시간이 현저하게 증가됨에 따라 이에 따른 제품의 생산성이 저하되는 문제점이 발생한다.
한국등록특허 제10-2198226호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 장치의 구조를 개선하여 코어 섬유사 공급부로부터 공급되는 코어 섬유사에 장력을 부가하면서 건조 및 정렬함과 아울러 제조되는 보강근 로드의 규격 변경시 로드 가공부의 교체작업을 보다 신속하게 수행할 수 있도록 한 섬유강화 복합체 보강근 제조장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 섬유 복합체 보강근을 제조하기 위한 코어 섬유사가 권선된 다수개의 코어 섬유사 로빙을 포함하는 코어 섬유사 공급부 및 다수개의 코어 섬유사 로빙으부터 공급되는 각각의 코어 섬유사를 횡방향으로 이격되게 정렬함과 아울러 장력을 부가하는 코어 섬유사 정렬부 및 상기 코어 섬유사 정렬부로부터 공급되는 각각의 코어 섬유사를 수지에 함침되도록 하는 수지 함침부 및 수지 함침된 각각의 코어 섬유사를 다발로 투입하고, 투입되는 코어 섬유사 다발을 인발성형하여 미리 설정된 단면 형상을 갖는 보강근 로드를 가공하는 적어도 하나의 로드 가공부 및 상기 로드 가공부로부터 배출되는 상기 보강근 로드의 외면에 리브 섬유사를 나선형으로 와인딩하여 리브를 형성하는 리브 성형부 및 상기 리브가 형성된 상기 보강근 로드에 열을 가하여 경화 반응을 촉진시키는 경화부 및 상기 경화부에서 가열된 보강근 로드를 냉각시키는 냉각부 및 상기 냉각부를 통과한 상기 보강근 로드를 후방으로 연속해서 당겨 이송하는 이송부를 포함하되, 상기 코어 섬유사 정렬부는 상기 코어 섬유사의 공급방향을 따라 상호 이격되게 배치되고, 길이방향을 따라 일정 간격 이격된 각각의 외주면 일측에 외주방향을 따라 상기 코어 섬유사가 삽입되는 다수의 가이드홈이 형성된 복수의 가이드바를 포함하고, 상기 코어 섬유사는 이웃하는 가이드바의 외주면 상하부를 교대로 통과하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합체 보강근 제조장치가 제공된다.
여기서, 상기 코어 섬유사 정렬부는 상기 가이드바의 내부에 길이방향을 따라 설치되는 가열수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 로드 가공부는 내부에 출구로 갈수록 좁아지도록 테이퍼지게 형성되는 제1내부통로와, 상기 제1내부통로 후방에 일자로 형성되고 상기 코어 섬유사 다발을 미리 설정된 단면 형상을 갖는 보강근 로드로 가공하는 제2내부통로가 순차적으로 형성되는 내부통로를 포함하되, 상호 분리가능하게 형성된 하부몸체와 상부몸체가 상호 결합되어 상기 내부통로를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 로드 가공부는 상기 내부통로에 경질의 크롬이 코팅되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 리브 성형부는 상기 로드 가공부로부터 배출되는 상기 보강근 로드의 외면에 제1리브 섬유사를 나선형으로 와인딩하여 제1리브를 형성하는 제1 리브 성형부 및 상기 제1리브가 형성된 상기 보강근 로드의 외면에 제2리브 섬유사를 나선형으로 와인딩하여 제1리브와 교차되는 제2리브를 형성하는 제2 리브 성형부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 리브 성형부는 리브 섬유사가 권선되고, 상기 보강근 로드의 외면에 상기 리브 섬유사를 공급하는 리브 섬유사 로빙 및 상기 리브 섬유사 로빙의 하부에 병렬 배치되고, 상기 리브 섬유사 로빙으로부터 공급되는 리브 섬유사에 장력을 부가하는 한 쌍의 장력 부가롤러를 포함하되, 상기 리브 섬유사는 어느 하나의 장력 부가롤러의 하부와 다른 하나의 장력 부가롤러의 상부를 거쳐 상기 보강근 로드의 외면에 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 로드 가공부의 전방에 설치되고, 상기 로드 가공부로 투입되는 로빙사 다발에 적어도 하나의 스틸와이어를 공급하는 스틸 와이어 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 리브 성형부로부터 배출되는 상기 보강근 로드의 외면을 가압하여 상기 보강근 로드를 미리 설정된 단면 형상으로 복원하는 제1 성형복원부 및 상기 경화부로 투입되는 상기 보강근 로드의 외면을 가압하여 상기 보강근 로드를 미리 설정된 단면 형상으로 복원하는 제2 성형복원부를 더 포함하고, 상기 제1 성형복원부 및 제2 성형복원부는 외주면을 따라 상기 보강근 로드의 외면과 대응되는 형상의 제1 및 제2 하부홈이 형성된 제1 및 제2 하부 성형복원롤러와, 상기 제1및 제2 하부 성형복원롤러의 상부에 설치되고 외주면을 따라 상기 보강근 로드의 외면과 대응되는 형상의 제1 및 제2 상부홈이 형성된 제1 및 제2 상부 성형복원롤러를 포함하되, 상기 제1 및 제2 하부홈과 상기 제1 및 제2 상부홈은 상기 보강근 로드의 외면을 감싸도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 리브 성형부로부터 배출되는 상기 보강근 로드의 외주면에 접착제를 분사하여 도포하는 접착제 분사부 및 상기 접착제가 도포된 상기 보강근 로드의 외주면에 모래를 분사하여 도포하는 모래 분사부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 리브 성형부로부터 배출되는 상기 보강근 로드의 대향하는 양측으로부터 상기 보강근 로드 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 보강근 로드 방향으로 상호 근접하여 상기 보강근 로드의 외면을 클램핑하는 쳐짐 방지 클램핑부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 전술한 섬유강화 복합체 보강근 제조장치로 제조된 섬유강화 복합체 보강근이 제공된다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 장치의 구조를 개선하여 코어 섬유사 공급부로부터 공급되는 코어 섬유사에 장력을 부가하면서 건조 및 정렬함에 따라 코어 섬유사의 꼬임을 방지할 수 있을 뿐 아니라 코어 섬유사의 외면에 수지의 균일한 함침이 이루어져 로드 가공부를 통해 수지가 균일하게 함침된 보강근 로드를 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 제조되는 보강근 로드의 규격 변경시 로드 가공부의 교체작을 보다 신속하게 수행할 수 있으므로 로드 가공부의 교체에 따른 작업시간이 현저하게 단축되므로 섬유강화 복합체 보강근의 생산성이 크게 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 복합체 보강근 제조장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로빙 가이드의 개략적인 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 섬유사 정렬부의 사시도.
도 4는 코어 섬유사가 코어 섬유사 정렬부를 통과하는 상태를 개략적으로 도시한 것.
도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 로드 가공부를 개략적으로 도시한 것.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리브 성형부를 개략적으로 도시한 것.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형복원부를 개략적으로 도시한 것.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 쳐짐방지 클램핑부를 개략적으로 도시한 것.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 접착제 분사부를 개략적으로 도시한 것.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 모래 분사부를 개략적으로 도시한 것.
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 복합체 보강근 제조장치를 통해 제조되는 다양한 형태의 보강근을 도시한 사진 및 도면.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 복합체 보강근 제조장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로빙 가이드의 개략적인 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 섬유사 정렬부의 사시도이고, 도 4는 코어 섬유사가 코어 섬유사 정렬부를 통과하는 상태를 개략적으로 도시한 것이고, 도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 로드 가공부를 개략적으로 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리브 성형부를 개략적으로 도시한 것이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형복원부를 개략적으로 도시한 것이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 쳐짐방지 클램핑부를 개략적으로 도시한 것이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 접착제 분사부를 개략적으로 도시한 것이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 모래 분사부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 복합체 보강근 제조장치(1)는 코어 섬유사 공급부(10), 코어 섬유사 정렬부(20), 수지 함침부(30), 스틸 와이어 공급부(40), 로드 가공부(50), 리브 성형부(60), 제1 성형복원부(70), 쳐짐방지 클램핑부(75), 접착제 분사부(80a), 모래 분사부(80b), 제2 성형복원부(85), 경화부(90a), 냉각부(90b), 이송부(95a), 커팅부(95b)를 포함한다.
코어 섬유사 공급부(10)는 다단으로 구획된 선반 프레임(11)에 섬유강화 복합체 보강근의 로드를 제조하기 위한 코어 섬유사(12a)가 권선된 원관 형상의 다수개의 코어 섬유사 로빙(12)이 상하 및 좌우 방향으로 배치되어 있는 것으로서, 도 1에서는 설명의 편의를 위해 코어 섬유사 공급부(10)를 상부에서 바라본 상태를 도시하였다.
여기서, 코어 섬유사는 유리섬유로 구성됨이 일반적이나, 이에 한정되는 것은 아니며, 아라미드섬유, 탄소섬유, 현무암섬유, PVA섬유, 고강도 폴리에스테르 섬유 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 결합으로 구성될 수 있다.
한편, 코어 섬유사 로빙(12)은 기설정된 보강근 로드의 직경에 따라 그 수가 결정되며, 각각의 코어 섬유사 로빙(12)으로부터 풀려 나오는 코어 섬유사(12a)는 코어 섬유사 공급부(10)의 후방에 배치된 제1로빙 가이드(G1)를 통해 다발로 뭉쳐지지 않고 각각이 가닥으로 분리된 상태로 수지함침부(20)로 투입되어 함침이 이루어진다.
여기서, 제1로빙 가이드(G1)는 도 2에서 보는 바와 같이, 판상의 부재로서 코어 섬유사 공급부(10)의 후방에 수직하게 배치되고, 외면에 상하 및 좌우 방향을 따라 코어 섬유사가 통과하는 다수의 통과공(H)이 형성되는 구조로 이루어진다.
이러한 제1로빙 가이드(G1)는 각각의 코어 섬유사를 다수의 통과공(H)을 통해 분리시켜 통과시킴으로써, 각각의 코어 섬유사가 서로 엉키는 것을 방지함과 아울러, 각각의 코어 섬유사에 장력을 부가하는 역할을 한다.
코어 섬유사 정렬부(20)는 도 3에서 보는 바와 같이, 코어 섬유사(12a)의 공급방향을 따라 상호 이격되게 배치되고, 길이방향을 따라 일정 간격 이격된 각각의 외주면 일측에 확대도 A와 같이, 외주방향을 따라 코어 섬유사가 삽입되는 가이드홈(21aa)이 형성된 복수의 가이드바(21)를 포함하여 이우러진다.
이러한 가이드바(21)는 확대도 B와 같이, 외주면에 우레탄 소재의 코팅된 코팅층(21a)이 형성되는데, 이러한 코팅층(21a)에 삽입홈(21aa)이 형성되는 구조로 이루어진다.
또한, 가이드바(21)는 내부에 길이방향을 따라 가열수단(21b)이 설치된다. 이러한 가열수단(21b)은 삽입홈(21aa)을 통과하는 코어 섬유사를 가열하여 코어 섬유사의 외면에 잔존하는 습기를 제거하는 역할을 한다.
한편, 코어 섬유사(12a)는 도 4에서 보는 바와 같이, 이웃하는 가이드바(21)의 외주면 상하부를 교대로 통과하도록 배치된다.
위와 같이, 본 발명은 코어 섬유사 정렬부(20)를 통해 코어 섬유사 공급부(10)로부터 공급되는 코어 섬유사에 장력을 부가하면서 건조 및 정렬하여 후방으로 공급함에 따라 코어 섬유사의 꼬임을 방지할 수 있을 뿐 아니라 후술하는 수지 함침부(30))를 통해 코어 섬유사의 외면에 수지를 균일하게 함침시킬 수 있으므로 후술하는 로드 가공부(40)를 통해 수지가 균일하게 함침된 보강근 로드를 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 코어 섬유사 정렬부(20)의 후방에는 제2로빙 가이드(G2)가 설치되는데, 이러한 제2로빙 가이드(G2)는 제1로빙 가이드(G1)와 구성 및 이에 따른 효과가 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
수지 함침부(30)는 제2로빙 가이드(G2)를 통해 가닥으로 공급되는 각각의 코어 섬유사에 수지를 함침하는 구성으로 수용공간(S) 내에 수지가 채워진 수조 형태일 수 있다.
여기서, 수지함침부(30)에 채워진 수지는 보강근의 인장강도 및 탄성계수 상승 등의 목적을 달성하기 위한 에폭시 계열로, 저온 경화제, 중온 경화제 및 고온 경화제 및 조색제가 혼합된 열경화성 수지로 구성될 수 있다.
보다 구체적으로 수지는 에폭시 계열 중 비닐 에스테르(Vinylester) 수지가 선택될 수 있으며, 저온 경화제, 중온 경화제 및 고온 경화제는 수지의 종류에 대응하여 선택될 수 있다.
또한, 본 발명은 필요에 따라 비닐 에스테르(Vinylester) 수지에 실리카(SiO2) 또는 일루미나(Al2O2)와 같은 세라믹 물질을 배합하여 사용할 수도 있다.
한편, 수지 함침부(30)의 후방에는 제3로빙 가이드(G3)가 설치되는데, 이러한 제3로빙 가이드(G2)는 제1로빙 가이드(G1)와 구성 및 이에 따른 효과가 동일하나, 수지 함침부(30)의 후방에 설치됨에 따라 통과공(H)을 통과하는 코어 섬유사에 함침된 수지의 양을 조절하는 역할을 겸한다.
스틸 와이어 공급부(40)는 도 1에서 보는 바와 같이, 로드 가공부(50)의 전방 하부에 설치되고, 스틸 와이어(SW)가 권선된 다수개의 공급롤(41)과, 공급롤(41)의 상부에 전후 방향을 따라 순차적으로 배치되어 스틸 와이어(SW)를 상방으로 안내하는 제1 및 제2 가이드롤(42, 43)과, 제2 가이드롤(43)의 상부에 설치되어 스틸 와이어(SW)가 코어 섬유사 다발과 함께 로드 가공부(50)로 공급되도록 하는 제3 가이드롤(44)을 포함하여 이루어진다.
이러한 스틸 와이어 공급부(40)는 로드 가공부(50)로 공급되는 코어 섬유사 다발에 스틸 와이어(SW)를 공급하여 로드 가공부(50)를 통해 성형되는 보강근 로드의 내부에 스틸 와이어(SW)가 포함되도록 함으로써, 제조되는 섬유강화 복합체 보강근의 인장강도가 증가되도록 하는 역할을 한다.
로드 가공부(50)는 도 1에서 보는 바와 같이, 스틸 와이어 공급부(40)의 후방에 다수개가 설치되는 것으로서, 도 5의 (a)에서 보는 바와 같이, 양단부에 플랜지가 형성된 원형의 관체형상으로 형성되는데, 내부에 형성되는 내부통로의 중앙을 기준으로 하부몸체(51)와 상부몸체(52)로 분할되도록 형성된다.
여기서, 로드 가공부(50)의 내부통로가 형성된 내면에는 코어 섬유사 다발을 보다 원활하게 이동시킴과 아울러 통과하는 코어 섬유사 다발에 의해 내면이 마모되는 것을 방지하기 위해 경질의 크롬이 코팅될 수 있다.
이러한 로드 가공부(50)는 도 5의 (b)에서 보는 바와 같이, 내부에 출구로 갈수록 좁아지도록 테이퍼지게 형성되는 나팔 형상의 제1내부통로(50a)와, 제1내부통로(50a) 후방에 일자로 형성되고 코어 섬유사 다발을 미리 설정된 원형 단면 형상을 갖는 보강근 로드로 가공하는 원형의 제2내부통로(50b)가 형성되는 구조를 갖는다.
위와 같이, 본 발명에 따른 로드 가공부(50)는 분할 형성된 하부몸체(51)와 상부몸체(52)로 이루어져 가공되는 보강근 로드의 규격 변경으로 로드 가공부(50)의 교체가 요구되는 경우, 상부몸체(52)를 하부몸체(51)로부터 분할한 후, 기존에 가공되고 있던 보강근 로드를 하부몸체로부터 탈거할 수 있으므로 로드 가공부(50)의 교체시 기존에 가공되고 있던 보강근 로드를 절단할 필요가 없다.
이에 따라 본 발명은 교체할 로드 가공부(50)의 하부몸체(51)를 설치하고 기존에 가공되고 있던 보강근 로드르 하부몸체(51)에 안착시킨 후 상부몸체(52)를 하부몸체에 결합하여 규격이 변경된 보강근 로드를 가공할 수 있게 된다.
즉, 본 발명은 기존에 일체로 형성된 로드 가공부(50)를 교체하기 위해 기존에 가공되고 있던 보강근 로드를 절단하고, 교체된 로드 가공부(50)에 절단된 보강근 로드의 일측을 삽입한 후, 절단된 보강근 로드의 일측을 절단된 보강근 로드의 타측과 연결하는 작업을 수행하지 않아도 된다.
따라서, 본 발명은 제조되는 보강근 로드의 규격 변경시 로드 가공부(50)의 교체 작업을 보다 신속하게 수행할 수 있으므로 로드 가공부(50)의 교체에 따른 작업시간이 현저하게 단축되므로 섬유강화 복합체 보강근의 생산성이 크게 향상된다.
리브 성형부(60)는 도 6에서 보는 바와 같이, 로드 가공부(50)에서 배출되는 보강근 로드(Ro)의 외면에 리브용 섬유사를 나선으로 와인딩하여 보강근 로드(Ro)의 외면에 리브(R1, R2)를 형성하는 구성으로 제1 리브 성형부(61) 및 제2 리브 성형부(62)를 포함할 수 있다.
제1 리브 성형부(61)는 도 6에서 보는 바와 같이, 제1 리브 섬유사 로빙(61a), 한 쌍의 제1 장력 부가롤러(61b)를 포함한다.
제1 리브 섬유사 로빙(61a)은 제1 리브 섬유사(61aa)가 권선된 원관 형상으로서 로드 가공부(50)로부터 배출되는 보강근 로드(Ro)의 상부에 배치되어 보강근 로드(Ro)로 제1 리브 섬유사(61aa)를 공급한다.
이러한 제1 리브 섬유사(61aa)는 보강근 로드(Ro)에 외주면에 나선형으로 와인딩되어 제1리브(R1)를 형성한다.
한 쌍의 제1 장력 부가롤러(61b)는 제1 리브 섬유사 로빙(61a)의 하부에 병렬 배치되고, 보강근 로드(Ro)로 공급되는 제1 리브 섬유사(61aa)가 어느 하나의 제1 장력 부가롤러(61b)의 하부와 다른 하나의 제1 장력 부가롤러(61b)의 상부를 거쳐 보강근 로드(Ro)로 공급되도록 하여 제1 리브 섬유사(61aa)에 장력을 부가하는 역할을 한다.
제2 리브 성형부(62)는 제1 리브 성형부(61)의 후방에 설치되고, 제2 리브 섬유사 로빙(62a), 한 쌍의 제2 장력 부가롤러(62b)를 포함한다.
제2 리브 섬유사 로빙(62a)은 제2 리브 섬유사(62aa)가 권선된 원관 형상으로서 제1 리브(R1)가 형성된 보강근 로드(Ro)의 상부에 배치되어 보강근 로드(Ro)로 제2 리브 섬유사(62aa)를 공급한다.
이러한 제2 리브 섬유사(62aa)는 제1 리브(R1)가 형성된 보강근 로드(Ro)의 외주면에 나선형으로 와인딩되어 제1 리브(R1)와 교차되는 제2 리브(R2)를 형성한다.
한 쌍의 제2 장력 부가롤러(62b)는 제2 리브 섬유사 로빙(62a)의 하부에 병렬 배치되고, 보강근 로드(Ro)로 공급되는 제2 리브 섬유사(62aa)가 어느 하나의 제2 장력 부가롤러(62b)의 하부와 다른 하나의 제2 장력 부가롤러(62b)의 상부를 거쳐 보강근 로드(Ro)로 공급되도록 하여 제2 리브 섬유사(62aa)에 장력을 부가하는 역할을 한다.
위와 같은 제1 리브 성형부(61) 및 제2 리브 성형부(62)는 제조되는 섬유강화 복합체 보강근의 형태에 따라 단독으로 사용되거나, 병행 사용될 수 있다.
특히, 제1 리브 성형부(61) 및 제2 리브 성형부(62)는 대량의 리브 섬유사가 권선된 제1 리브 섬유사 로빙(61a) 및 제2 리브 섬유사 로빙(62a)을 사용함에 따라 소량의 리브 섬유사가 권선된 실패를 사용하던 기존방식에 비해 리브 섬유사의 교체주기가 증가함에 따라 소진된 리브 섬유사의 잦은 교체로 인한 생산성의 저하를 방지할 수 있다.
한편, 제1 리브 섬유사(61aa) 및 제2 리브 섬유사(62aa)는 유리섬유로 구성됨이 일반적이나, 이에 한정되는 것은 아니며, 아라미드섬유, 탄소섬유, 현무암섬유, PVA섬유, 고강도 폴리에스테르 섬유 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 결합으로 구성될 수 있다.
제1 성형복원부(70)는 리브 성형부(60)로부터 배출되는 다수의 보강근 로드의 외주면을 가압하여 각각의 보강근 로드의 단면 형상을 원형으로 복원시키는 역할을 하는 것으로서, 도 7에서 보는 바와 같이, 다수의 제1 하부 성형복원롤러(71) 및 다수의 제1 상부 성형복원롤러(72)를 포함한다.
제1 하부 성형복원롤러(71)는 외주면을 따라 보강근 로드의 외주면과 대응되는 반구형상의 제1 하부홈(71a)이 형성된다.
제1 상부 성형복원롤러(72)는 외주면을 따라 보강근 로드의 외주면과 대응되는 반구형상의 제1 상부홈(72a)이 형성된다.
위와 같은 제1 하부 성형복원롤러(71)와 제1 상부 성형복원롤러(72)는 제1하부홈(71a) 및 제1 상부홈이 보강근 로드의 외주면을 감싸도록 형성되어 이를 통과하는 보강근 로드의 단면 형상을 원형을 복원시킴으로써, 보강근 로드의 불량이 발생되는 것을 방지하는 역할을 한다.
쳐짐방지 클램핑부(75)는 도 8의 (a)에서 보는 바와 같이, 제1 성형복원부(70)로부터 배출되는 보강근 로드의 대향하는 양측에 보강근 로드 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 보강근 로드 방향으로 상호 근접하여 보강근 로드의 외주면을 클램핑하는 역할을 하는 것으로서, 도 8에서 보는 바와 같이, 하부이동블록(75a) 및 상부이동블록(75b)을 포함한다.
하부이동블록(75a)은 보강근 로드의 하부에 상하 이동 가능하게 설치되고, 상면에 폭 방향을 따라 보강근 로드(Ro)의 외주면과 대응되는 반구형상의 하부지지홈(75aa)이 병렬 형성된다.
상부이동블록(75b)은 보강근 로드(Ro)의 상부에 상하 이동 가능하게 설치되고, 저면에 폭 방향을 따라 보강근 로드의 외주면과 대응되는 반구형상의 상부지지홈(75ba)이 병렬 형성된다.
위와 같은 하부이동블록(75a) 및 상부이동블록(75b)은 도 8의 (b)에서 보는 바와 같이, 공정 중 정전 발생시 상호 근접하여 하부지지홈(75aa) 및 상부지지홈(75ba)를 통해 보강근 로드(Ro)의 외주면을 클램핑함으로써, 정전에 따른 이송부(95a)의 동작불능으로 보강근 로드가 전방으로 당겨져 쳐지는 것을 방지하는 역할을 한다.
이에 따라, 정전 복구시 기존과 같이 전방으로 쳐진 보강근 로드(Ro)를 후방 원위치로 당겨야 하는 번거로운 작업의 수행 없이 바로 작업을 재개할 수 있다.
접착제 분사부(80a)는 쳐짐방지 클램핑부(75)의 후방으로 배출되는 보강근 로드의 외주면에 접착제를 분사하여 도포하는 역할을 하는 것으로서, 도 9에서 보는 바와 같이, 접착제 저장탱크(80aa) 및 보강근 로드의 상부에 인접하게 배치되어 보강근 로드(Ro)의 외주면에 접착제를 분사하는 분사노즐(80ab)를 포함한다.
모래 분사부(80b)는 접착제 분사부(80a)의 후방에 설치되고, 접착제가 도포된 보강근 로드의 외주면에 모래를 분사하여 도포하는 역할을 하는 것으로서, 도 10에서 보는 바와 같이, 모래 저장탱크(80ba), 모래 저장탱크(80ba)로 에어량을 조절하여 공급하는 에어 공급탱크(80bb) 및 보강근 로드(Ro)의 상하부에 인접하게 배치되어 보강근 로드의 외주면에 모래를 분사하는 노즐(80bc)을 포함한다.
위와 같이, 모래 분사부(80b)를 통해 보강근 로드의 외주면에 모래가 도포되면 제조되는 섬유강화 복합체 보강근의 부착강도가 크게 향상된다.
제2 성형복원부(85)는 도 1에서 보는 바와 같이, 경화부(90a)의 전방에 설치되고, 경화부로 투입되기 전 보강근 로드의 단면 형상을 원형으로 복원시키는 역할을 하는 것으로서, 도 7에서 보는 바와 같이, 외주면을 따라 보강근 로드의 외주면과 대응되는 반구형상의 제2 하부홈(85aa)이 형성된 다수의 제2 하부 성형복원롤러(85a) 및 외주면을 따라 보강근 로드의 외주면과 대응되는 반구형상의 제2 상부홈(85ba)이 형성된 다수의 제2 상부 성형복원롤러(85b)를 포함하여 구성되며, 그 기능은 제1 성형복원부(70)와 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략토록 한다.
경화부(90a)는 리브가 형성된 보강근 로드에 근적외선을 조사하여 보강근 로드를 구성하는 수지의 경화반응을 촉진시킴으로써, 보강근 로드를 경화시키는 역할을 한다.
이러한 경화과정에서는 보강근 로드에 함침된 수지가 리브까지 펴져 함침되며, 보강근 로드와 리브에 열을 동시에 가하여 보강근 로드 전체를 일체로 경화시키게 된다.
또한, 경화부(90a)는 유리섬유 뿐 아니라 수지, 저온 경화제, 중온 경화제 및 고온 경화제 및 착색제가 포함된 수지를 효과적으로 경화시키기 위해 0~45℃의 저온으로 저온 경화제를 가열하는 제1경화존, 60~100℃의 중온으로 중온 경화제를 가열하는 제2경화존, 120~200℃의 고온으로 고온 경화제를 가열하는 제3경화존이 순차적으로 형성되는 다중 구조로 형성될 수 있다.
냉각부(90b)는 경화부로부터 가열 경화 후 배출되는 보강근 로드의 외면에 유체를 공급하여 보강근 로드를 냉각시키는 역할을 한다. 이러한 냉각 과정에서 보강근 로드의 강성을 확보할 수 있다.
이송부(95a)는 냉각부를 통과한 보강근 로드를 후방으로 연속해서 당겨 전체 공정에서 보강근 로드를 후속 공정으로 이송하는 역할을 한다.
이와 같이, 이송부(95a)가 당기는 힘을 통해 보강근 로드는 후속 공정으로 나아갈 수 있으며, 특히 이송부는 로드 가공부에서 보강근 로드를 인발 성형하는 힘을 제공한다.
마지막으로 커팅부(95b)는 이송부(95a)를 통해 배출되는 보강근 로드를 미리 설정된 길이로 커팅하여 최종제품의 형태로 보강근을 완성시키는 역할을 한다.
아울러, 미설명된 부호 100a 및 100b는 작업 중 작업공간에서 발생되는 가스 및 분진을 외부로 배출하기 위한 배출관이다.
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 복합체 보강근 제조장치를 통해 제조되는 다양한 형태의 보강근을 도시한 사진 및 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 복합체 보강근 제조장치(1)는 도 1에 도시된 코어 섬유사 공급부(10), 코어 섬유사 정렬부(20), 수지 함침부(30), 로드 가공부(50), 제1 리브 성형부(61), 경화부(90a), 냉각부(90b), 이송부(95a) 및 커팅부(95b)를 포함하는 구성에서는 도 11a의 사진에서 보는 바와 같이, 보강근 로드(Ro)의 외면에 제1 리브(R1)가 형성된 기본 형태의 보강근을 제작할 수 있다.
그리고, 기본 형태의 보강근을 제조하는 구성에서 접착제 분사부(80a) 및 모래 분사부(80b)를 선택적으로 추가하면, 도 11b의 사진에서 보는 바와 같이, 제1 리브(R1)가 형성된 보강근 로드(Ro)의 외주면에 모래입자가 코팅된 형태의 보강근을 제작할 수 있다.
위와 같은 보강근의 형태는 보강근 로드(Ro)의 외주면에 코팅된 모래입자에 의해 접촉 표면적이 증가됨에 따라 시공 시 콘트리트와의 부착강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 기본 형태의 보강근을 제조하는 구성에서 제1 리브성형부(61)와 제2 리브 성형부(62)를 병행 사용하게 되면, 도 11c의 (a)와 같이, 보강근 로드의 외주면에 제1 리브(R1) 및 제2 리브(R2)가 상호 교차되는 직조형태의 리브를 형성할 수 있으며, 이러한 구조를 통해 (b)에서 보는 바와 같이, 제1 리브(R1)에 교차 직조되는 제2 리브(R2) 중 제1 리브(R1)에 적층되는 영역에 보강근 로드(Ro)의 외측방향으로 돌출되는 돌기구조가 형성된다.
위와 같은 보강근 형태는 돌기구조의 리브에 의해 접촉 표면적이 증가됨에 따라 시공 시 콘크리트와의 부착강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 기본 형태의 보강근을 제조하는 구성에서 스틸 와이어 공급부(40)를 추가하면, 도 11d에서 보는 바와 같이, 제1 리브(R1)가 형성된 보강근 로드(Ro)의 내부에 스틸 와이어(SW)가 일체로 매립되는 형태의 보강근을 제작할 수 있다.
위와 같은 보강근 형태는 내부에 매립되는 스틸 와이어(SW)를 통해 보다 큰 인장강도를 갖는 보강근을 제공할 수 있다.
비록 본 발명이 상기 바람직한 실시 예들과 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허 청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
1 : 섬유강화 복합체 보강근 제조장치 10 : 코어 섬유사 공급부
11 : 선반 프레임 12 : 코어 섬유사 로빙
12a : 코어 섬유사 20 : 코어 섬유사 정렬부
21 : 가이드바 21a : 코팅층
21aa : 삽입홈 21b : 가열수단
30 : 수지함침부 40 : 스틸 와이어 공급부
41 : 공급롤 42 : 제1 가이드롤
43 : 제2 가이드롤 44 : 제3 가이드롤
50 : 로드 가공부 51 : 하부몸체
52 : 상부몸체 50a : 제1내부통로
50b : 제2내부통로 60 : 리브 성형부
61 : 제1 리브 성형부 61a : 제1 리브 섬유사 로빙
61b : 제1 장력 부가롤러 62 : 제2 리브 성형부
62a : 제2 리브 성형부 62aa : 제2 리브 섬유사
70 : 제1 성형복원부 71 : 제1 하부 성형복원롤러
71a : 제1 하부홈 72 : 제1 상부 성형복원롤러
72a : 제1 상부홈 75 : 쳐짐방지 클램핑부
75a : 하부이동블록 75aa : 하부지지홈
75b : 상부이동블록 75ba : 상부지지홈
80a : 접착제 분사부 80aa : 접착제 저장탱크
80ab : 분사노즐 80b : 모래 분사부
80ba : 모래 저장탱크 80bb : 에어 공급탱크
80bc : 노즐 85 : 제2 성형복원부
85a : 제2 하부 성형복원롤러 85aa : 제2 하부홈
85b : 제2 상부 성형복원롤러 85ba : 제2 상부홈
90a : 경화부 90b : 냉각부
95a : 이송부 100a, 100b : 배출관

Claims (11)

  1. 섬유 복합체 보강근을 제조하기 위한 코어 섬유사가 권선된 다수개의 코어 섬유사 로빙을 포함하는 코어 섬유사 공급부와;
    다수개의 코어 섬유사 로빙으부터 공급되는 각각의 코어 섬유사를 횡방향으로 이격되게 정렬함과 아울러 장력을 부가하는 코어 섬유사 정렬부와;
    상기 코어 섬유사 정렬부로부터 공급되는 각각의 코어 섬유사를 수지에 함침되도록 하는 수지 함침부와;
    수지 함침된 각각의 코어 섬유사를 다발로 투입하고, 투입되는 코어 섬유사 다발을 인발성형하여 미리 설정된 단면 형상을 갖는 보강근 로드를 가공하는 적어도 하나의 로드 가공부와;
    상기 로드 가공부로부터 배출되는 상기 보강근 로드의 외면에 리브 섬유사를 나선형으로 와인딩하여 리브를 형성하는 리브 성형부와;
    상기 리브가 형성된 상기 보강근 로드에 열을 가하여 경화 반응을 촉진시키는 경화부와;
    상기 경화부에서 가열된 보강근 로드를 냉각시키는 냉각부와;
    상기 냉각부를 통과한 상기 보강근 로드를 후방으로 연속해서 당겨 이송하는 이송부를 포함하되,
    상기 코어 섬유사 정렬부는
    상기 코어 섬유사의 공급방향을 따라 상호 이격되게 배치되고, 길이방향을 따라 일정 간격 이격된 각각의 외주면 일측에 외주방향을 따라 상기 코어 섬유사가 삽입되는 다수의 가이드홈이 형성된 복수의 가이드바를 포함하고, 상기 코어 섬유사는 이웃하는 가이드바의 외주면 상하부를 교대로 통과하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합체 보강근 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코어 섬유사 정렬부는 상기 가이드바의 내부에 길이방향을 따라 설치되는 가열수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합체 보강근 제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 로드 가공부는
    내부에 출구로 갈수록 좁아지도록 테이퍼지게 형성되는 제1내부통로와, 상기 제1내부통로 후방에 일자로 형성되고 상기 코어 섬유사 다발을 미리 설정된 단면 형상을 갖는 보강근 로드로 가공하는 제2내부통로가 순차적으로 형성되는 내부통로를 포함하되,
    상호 분리가능하게 형성된 하부몸체와 상부몸체가 상호 결합되어 상기 내부통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합체 보강근 제조장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 로드 가공부는 상기 내부통로에 경질의 크롬이 코팅되는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합체 보강근 제조장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리브 성형부는
    상기 로드 가공부로부터 배출되는 상기 보강근 로드의 외면에 제1리브 섬유사를 나선형으로 와인딩하여 제1리브를 형성하는 제1 리브 성형부와;
    상기 제1리브가 형성된 상기 보강근 로드의 외면에 제2리브 섬유사를 나선형으로 와인딩하여 제1리브와 교차되는 제2리브를 형성하는 제2 리브 성형부를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합체 보강근 제조장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 리브 성형부는
    리브 섬유사가 권선되고, 상기 보강근 로드의 외면에 상기 리브 섬유사를 공급하는 리브 섬유사 로빙과;
    상기 리브 섬유사 로빙의 하부에 병렬 배치되고, 상기 리브 섬유사 로빙으로부터 공급되는 리브 섬유사에 장력을 부가하는 한 쌍의 장력 부가롤러를 포함하되,
    상기 리브 섬유사는 어느 하나의 장력 부가롤러의 하부와 다른 하나의 장력 부가롤러의 상부를 거쳐 상기 보강근 로드의 외면에 공급되는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합체 보강근 제조장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 로드 가공부의 전방에 설치되고, 상기 로드 가공부로 투입되는 로빙사 다발에 적어도 하나의 스틸와이어를 공급하는 스틸 와이어 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합체 보강근 제조장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 리브 성형부로부터 배출되는 상기 보강근 로드의 외면을 가압하여 상기 보강근 로드를 미리 설정된 단면 형상으로 복원하는 제1 성형복원부와;
    상기 경화부로 투입되는 상기 보강근 로드의 외면을 가압하여 상기 보강근 로드를 미리 설정된 단면 형상으로 복원하는 제2 성형복원부를 더 포함하고,
    상기 제1 성형복원부 및 제2 성형복원부는
    외주면을 따라 상기 보강근 로드의 외면과 대응되는 형상의 제1 및 제2 하부홈이 형성된 제1 및 제2 하부 성형복원롤러와, 상기 제1및 제2 하부 성형복원롤러의 상부에 설치되고 외주면을 따라 상기 보강근 로드의 외면과 대응되는 형상의 제1 및 제2 상부홈이 형성된 제1 및 제2 상부 성형복원롤러를 포함하되,
    상기 제1 및 제2 하부홈과 상기 제1 및 제2 상부홈은 상기 보강근 로드의 외면을 감싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합체 보강근 제조장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 리브 성형부로부터 배출되는 상기 보강근 로드의 외주면에 접착제를 분사하여 도포하는 접착제 분사부와;
    상기 접착제가 도포된 상기 보강근 로드의 외주면에 모래를 분사하여 도포하는 모래 분사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합체 보강근 제조장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 리브 성형부로부터 배출되는 상기 보강근 로드의 대향하는 양측으로부터 상기 보강근 로드 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 보강근 로드 방향으로 상호 근접하여 상기 보강근 로드의 외면을 클램핑하는 쳐짐 방지 클램핑부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합체 보강근 제조장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 기재로 이루어진 섬유강화 복합체 보강근 제조장치로 제조된 섬유강화 복합체 보강근.





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