KR20240046374A - 현무암 섬유사와 하이브리드 복합수지를 이용한 현무암 성형체 제조방법 및 제조장치 - Google Patents

현무암 섬유사와 하이브리드 복합수지를 이용한 현무암 성형체 제조방법 및 제조장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20240046374A
KR20240046374A KR1020220125489A KR20220125489A KR20240046374A KR 20240046374 A KR20240046374 A KR 20240046374A KR 1020220125489 A KR1020220125489 A KR 1020220125489A KR 20220125489 A KR20220125489 A KR 20220125489A KR 20240046374 A KR20240046374 A KR 20240046374A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
basalt
molded body
fiber yarn
weight
composite resin
Prior art date
Application number
KR1020220125489A
Other languages
English (en)
Inventor
이원일
Original Assignee
이원일
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이원일 filed Critical 이원일
Priority to KR1020220125489A priority Critical patent/KR20240046374A/ko
Publication of KR20240046374A publication Critical patent/KR20240046374A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/08—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B13/00—Grading or sorting solid materials by dry methods, not otherwise provided for; Sorting articles otherwise than by indirectly controlled devices
    • B07B13/04—Grading or sorting solid materials by dry methods, not otherwise provided for; Sorting articles otherwise than by indirectly controlled devices according to size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
    • B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
    • B29B15/10—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/001—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations
    • B29C48/0022—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations combined with cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/022—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/05—Filamentary, e.g. strands
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/09—Articles with cross-sections having partially or fully enclosed cavities, e.g. pipes or channels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/88—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling
    • B29C48/911—Cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/12—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of short length, e.g. in the form of a mat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/22—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two dimensional structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/32—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core on a rotating mould, former or core

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

본 발명은 현무암섬유사 및 현무암직물과 수용성 폴리우레탄 및 산화실리콘으로 이루어진 복합수지로 성형된 현무암 성형체 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 현무암 섬유사를 수용성 폴리우레탄, 경화제, 이형제, 소포제, 산화실리콘, 난연제로 이루어진 하이브리드 복합수지로 도포한 후 현무암 섬유사 6: 현무암 직물 4의 중량비로 하여 성형틀로 압출시켜 현무암 성형체를 제조한 것으로서, 본 발명은 현무암 소재를 이용한 평판플레이트, 파이프, 앵글, 물 탱크, 정화조, 소화전함, 도로 가이드레일, 저수조, 자동차, 선박, 항공, 토목 건축, 각종 산업자재, 군용용품, 스포츠용품 등의 성형체를 성형하여 경량성, 내구성, 난연성, 불연성을 갖는 친환경 하이브리드 복합소제를 제공토록 한 현무암 섬유사와 하이브리드 복합수지를 이용한 현무암 성형체 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.

Description

현무암 섬유사와 하이브리드 복합수지를 이용한 현무암 성형체 제조방법 및 제조장치{Basalt molded body manufacturing method and manufacturing apparatus using basalt fiber yarn and hybrid composite resin}
본 발명은 현무암섬유사 및 현무암직물과 수용성 폴리우레탄 및 산화실리콘으로 이루어진 하이브리드 복합수지로 성형된 현무암 성형체 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 현무암섬유사와 현무암직물을 적층시킨 현무암섬유와 수용성 폴리우레탄과 산화실리콘으로 된 복합수지를 혼합하여 평판플레이트, 파이프, 앵글, 물 탱크, 정화조, 소화전함, 도로 가이드레일, 저수조, 자동차, 선박, 항공, 토목 건축, 각종 산업자재, 군용용품, 스포츠용품 등의 성형체를 성형하여 경량성, 내구성, 난연성, 불연성을 갖는 친환경 하이브리드 복합소재를 제공할 수 있도록 한 현무암 섬유사와 하이브리드 복합수지를 이용한 현무암 성형체 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 건설현장이나 산업현장에서 사용되는 시설물이나 자재들은 금속 또는 합성수지로 이루어져 있어 금속의 경우 중량이 무겁고 취급이 불편하며, 합성수지의 경우 화재에 취약한 문제점이 있다.
일례로 화재소화장치 시설로서 옥내 또는 옥외에 설치되는 소화전함은 화재 또는 외부의 취약한 환경에 견딜 수 있도록 금속재로 사용하고 있다.
이와 같이된 금속재 소화전함의 경우 비 바람과 눈에 빈번하게 접촉됨으로 녹이 발생하여 도색을 일정 시간 마다 실시하거나 교체해야 함으로 관리가 불편한 문제점이 있다.
또한 건설현장이나 산업현장에서 사용되는 금속제 건축자재는 다양하게 이루어져 있으며. 이를 일예로 살펴보면, 거푸집으로 사용되는 금속패널, 지반굴착시 복개되는 금속패널, 금속제 수도관, 금속봉, 건축자재 등이 모두 금속으로 이루어져 있다. 또한 합성수지 물땡크, 합성수지 패널, 합성수지 봉 등은 화재에 취약하고 햇빛에 탈색되는 문제점이 있다.
또한 산업현장 및 토목 건축현장에서 사용되는 금속패널 및 금속관 등은 염수 및 습기와 산소를 접하게 되면 부식이 발생되고, 부식이 발생되면 교체 및 수리를 해야 함으로 경제적인 손실이 발생되는 문제점이 있다.
이 분야의 선행기술을 살펴보면, 등록특허공보 제10-1268929호(등록일자:2013. 05. 23.)의 현무암 섬유사를 이용한 요철직물원단의 제조방법 및 고강도패널(이하 "선행기술" 이라 한다)은 현무암 섬유사를 위사와 경사로 하여 현무암 직물원단을 제조하는 직물원단 제조단계; 상기 직물원단 제조단계에서 제조된 직물원단을 원주면에 요철부가 형성되어 있는 요철롤러와 상면에 요철부가 형성되어 있는 요철판재 사이로 진입시키되, 상기 직물원단이 요철롤러와 요철판재 사이로 진입되면서 이송되는 과정에서 서로 맞물리는 요철부들 각각에 위사와 경사들이 한 가닥씩만 순차적으로 연속해서 압착될 수 있도록하기 위하여 직물원단을 위사와 경사가 대각선 방향으로 교차하는 상태가 되도록 하여 상기 요철롤러와 요철판재 사이로 공급하는 직물원단 공급단계; 상기 직물원단 공급단계에서 요철롤러와 요철판재 사이로 진입되는 직물원단의 양면에 시멘트풀, 에폭시수지액, 실리콘 수지액, 합성고무 수지액 중 선택된 어느 한 종류의 접착제를 도포하는 접착제 도포단계; 상기 접착제 도포단계에서 선택된 한 종류의 접착제가 도포된 직물원단이 상기 요철롤러와 요철판재 사이에서 서로 맞물리는 요철롤러의 요철부와 요철판재의 요철부 각각에 의해 압착될 때 상기 요철롤러 자체에서 발열하는 고온에 의해 직물원단 양면에 도포된 한 종류의 접착제가 반고형화되면서 상기 직물원단의 위사와 경사들이 요철형상을 유지되도록 하는 압착단계; 상기 압착단계에서 요철롤러와 함께 원단작물을 요철형상으로 압착하면서 이송하는 상기 요철판재의 후단이 요철롤러를 벗어나게 되면 원단직물의 저부에서 이완되는 요철판재 이완단계; 상기 요철판재 이완단계에서 요철판재가 이완된 요철 형상의 직물원단에 도포되어 있는 접착제를 자연건조시키거나 강제 건조시켜서 상기한 접착제를 완전 고형화된 상태로 건조하여 요철직물원단을 제조하는 완성단계;를 포함하여 이루어지는 제조방법이 개시되었다.
상기 선행기술은 현무암으로 직물원단을 제조한 후 이의 현무암 원단을 요철롤러와 요철패널을 통과시키는 과정에서 직물원단의 양면에 시멘트풀, 에폭시수지액, 실리콘 수지액, 합성고무 수지액 중 선택된 어느 한 종류의 접착제를 도포한 후 경화시켜 패널을 형성하는 것이다.
상기 선행기술의 현무암사를 이용한 요철패널은 요철을 유지하기 위해 시멘트풀 등을 스프레이하여 경화시킴으로서 상하부에 요철이 형성된다.
즉 요철을 갖는 현무암 직물에 시멘트풀을 스프레이 후 경화시켜 패널을 형성함으로 이는 하중과 인장강도와는 무관한 내장패널 또는 외장패널로 사용할 수는 있으나 하중이나 인장강도를 받는 경우에는 비틀림에 대한 문제점이 발생된다.
이를 구체적으로 살펴보면 선행기술의 구체적인 설명에도 나타나 있는 바와 같이 선행기술은 현무암 직물을 요철로 형성하여 양면에 시멘트풀, 에폭시수지액, 실리콘 수지액, 합성고무 수지액 중 선택된 어느 한 종류의 접착제를 도포한 후 경화시켜 패널을 형성한다.
따라서 패널을 원하는 두께로 형성하기 위해서는 요철이 형성된 패널과 패널을 중첩하되 중첩되는 패널과 패널 사이에는 상기에서 예시된 접착제를 이용하여 접합한다.
상기와 같이 요철이 형성된 패널과 패널을 접합하게되면 패널과 패널 사이의 요철부로 인하여 공간부가 형성되며 다수의 공간부가 형성된 패널은 일정하중 이상이 발생되면 피로도가 발생하고 이과정에서 비틀림이 생겨 파손되는 문제점이 발생된다.
또한 현무암직물에 형성된 요철을 유지하기 위해 시멘트풀을 사용하는 경우 이는 친환경적이라 할 수 없다. 시멘트는 그 도포된 양에 따라서 다소 차이는 있을 수 있으나 시멘트 특성의 독성이 발생되어 인체에 해로운 물질이 발생됨으로 내장재로 사용하기에는 부적합한 것이다.
또한 상기 선행기술은 패널로 형성하여 사용할 수는 있으나 물탱크, 소화전함과 같이 일정한 형상이나 함체형으로 형성하기 위해서는 재단하여 접착제 또는 피스 등을 이용하여 조립해야 하는 불편한 문제점이 있는 관계로 사용처의 다양화를 할 수 없는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1268929호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 현무암 섬유사를 수용성 폴리우레탄 또는 에폭시수지를 주성분으로 한 하이브리드 복합수지가 수용된 함침기에서 침지시킨 현무암 섬유사와 현무암 직물을 성형틀에서 압출시켜 소정의 두께를 갖는 성형체를 형성한 다음 히터, 안정기, 인출기, 감지센서, 절단기의 공정을 거쳐 소정의 규격으로 현무암 성형체를 형성하여 파이프, 앵글, 소화전함용 패널, 평판플레이트, 물 탱크, 정화조 저수조, 자동차 패널, 건축 및 토목자재, 군용품 등의 제품을 형성할 수 있도록 함으로써, 현무암 성형체로 형성된 제품의 고강도성, 경량성, 내구성, 난연성, 불연성을 갖도록 하여 금속제 및 목재, 합성수지를 대체할 수 있는 소재를 제공 함을 목적으로 한 현무암 섬유와 합성수지를 이용한 복합수지 성형체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 현무암 섬유사를 하이브리드 복합수지로 도포한 후 현무암 섬유사 6: 현무암 직물 4의 중량비로 하여 성형틀로 압출시켜 현무암 성형체를 제조하는 것을 특징으로 한다.
상기 현무암 성형체는,
채취된 현무암을 1차 분쇄하여 3㎜∼50㎜의 알갱이만 선별하여 이물질과 경도가 떨어지는 분말을 선별하는 단계(S1);
상기 3㎜∼50㎜로 선별된 현무암 분쇄물을 다시 5㎜이하로 2차 분쇄한 후 자석선별기를 이용하여 금속을 선별하는 단계(S2);
상기 5㎜이하로 분쇄된 현무암 분말 90∼70중량%, 폴리에틸렌(PE) 29.4∼9.4중량%, 산화제 0.2중량%, 분산제 0.2%, UV안정제 0.2중량%를 교반기로 혼합 믹싱하여 현무암 수지혼합물을 형성하는 단계(S3);
상기 교반기에서 믹싱된 현무암 수지혼합물을 가열로에서 1200℃∼1700℃로 가열 용융시키면서 압출기로 밀어 용융방사한 현무암원사(絲)의 한가닥 섬도가 1∼30데니어(DPF)로 현무암원사를 형성하는 단계(S4);
상기 현무암원사의 섬도가 1∼30데니어인 현무암원사를 10∼2,000가닥으로 모아 현무암섬유사로 형성한 장섬유 전량 또는 일부를 경사 및 위사로 사용하여 현무암 직물을 제직하는 단계(S5);
상기 현무암섬유사를 수용성 폴리우레탄을 주성분으로 한 하이브리드 복합수지가 담겨진 함침기에서 침지하는 단계(S6);
상기 함침기를 통과한 현무암섬유사는 상하부에서 공급되는 현무암직물과 현무암직물 사이로 인입되도록 중첩가이드로 가이드하는 단계(S7);
상기 중첩가이드에서 이송된 현무암섬유사와 현무암직물을 소정의 규격을 갖는 성형틀에서 압출시켜 1차 성형체를 형성하는 단계(S8);
상기 성형틀(16)에서 파이프 형상으로 성형된 1차 성형체(20)가 용융되도록 히터(17)로 히팅하는 단계(S9);
상기 현무암으로 이루어진 1차 성형체를 다수의 히터에서 가열시킨 후 압출금형으로 압출시켜 2차 성형체를 형성하는 단계(S10);
상기 압출금형에서 압출된 2차 성형체는 제1안정기와 제2안정기를 통과하면서 소정의 온도로 안정화 및 냉각하는 단계(S11);
상기 제1안정기와 제2안정기를 통과한 2차 성형체는 제1인출기 및 제2인출기로 당겨 인출하는 단계(S12);
상기 제1인출기 및 제2인출기에 의해 당겨지면서 이송되는 2차 성형체가 감지센서에 의해 감지된 길이 만큼 절단기로 절단하는 단계(13);
상기 절단된 현무암 성형체를 소정의 개수로 적층시켜 포장기로 랩핑하는 단계(14);로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 함침기에 수용된 하이브리드 복합수지는,
수용성 폴리우레탄 48중량%∼65중량%, 경화제 10중량%∼30중량%, 촉진제 3.0중량%∼5.0중량%, 이형제 0.5중량%∼2.0중량%, 소포제 0.5중량%∼1.5중량%, 산화실리콘 10중량%∼18중량%, 난연제 1.0중량%∼5.5중량%의 조성물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 다른 실시 예로서
함침기에 수용된 하이브리드 복합수지는,
에폭시수지 50중량%∼63중량%, 경화제 20중량%∼48중량%, 촉진제 3.0중량%∼5.0중량%, 이형제 0.5중량%∼2.0중량%, 소포제0.5중량%∼2.0중량%, 난연제 1.0중량%∼5.0중량%의 조성물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 상기 현무암섬유사를 하이브리드 복합수지에 침지시 현무압섬유사 표면에 두께 10∼150nm, 표면거칠기 10∼120nm으로 코팅하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 현무암섬유사를 하이브리드 복합수지에 코팅 후 현무암직물을 중첩시켜 성형틀로 압출 성형토록 함으로 필요시 성형틀 만 교체하여 다양한 분야에 사용되는 성형체를 성형함으로써 제품의 경량성, 고강도성, 고탄성, 내열성, 난연성, 내화학성, 내후성 등이 우수하고, 평판플레이트, 파이프, 앵글, 물 탱크, 정화조, 소화전함, 도로 가이드레일, 저수조, 자동차, 선박, 항공, 토목 건축, 각종 산업자재, 군용용품, 스포츠용품 등에 사용되는 현무암 성형체를 제공함으로 환경 친화적인 효과가 있다.
도1은 본 발명에 실시예에 따른 현무암 섬유사와 복합수지를 이용한 파이프 성형체의 제조공정을 나타낸 블럭도.
도2a, 도2b는 상기 도1에 따른 파이프 성형체 제조 공정을 나타낸 도면.
도3은 본 발명에 실시예에 따른 현무암 섬유사와 복합수지를 이용한 패널 성형체의 제조공정을 나타낸 블럭도.
도4a, 도4b는 상기 도3에 따른 패널 성형체 제조 공정을 나타낸 도면.
도5은 본 발명에 실시예에 따른 현무암 섬유사와 복합수지를 이용한 철근 성형체의 제조공정을 나타낸 블럭도.
도6a, 도6b, 6c는 상기 도1에 따른 철근 성형체 제조 공정을 나타낸 도면.
이하 본 발명의 제조 공정에 따른 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 본 발명의 목적을 부연하자면 소화전함, 분전반, 평판플레이트, 파이프, 앵글, 물 탱크, 정화조, 도로 가이드레일, 저수조, 자동차, 선박, 항공, 토목 건축, 각종 산업자재, 군용용품, 스포츠용품 등은 금속, 합성수지 등의 재질로 이용되어 왔으나 화재시 또는 이에 준한 비상상황에서는 불연성, 난연성, 내구성이 떨어지는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 이를 현무암재질을 이용하여 경량성, 내구성, 난연성, 불연성을 갖는 친환경 하이브리드 복합소재를 제공하여 이를 극복할 수 있도록 한 것이다.
따라서 본 발명의 현무암 섬유와 합성수지를 이용한 하이브리드 복합수지 성형체 제조 방법을 각공정별로 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1공정: 현무암 1차 분쇄 및 이물질 선별단계
본 발명에서 사용되는 현무암(basalt)은, 암회색 내지 흑색을 띤 세립질의 화산암으로 지표면 밖에서 빠르게 식어서 형성된 화산암을 지칭하는 것이다.
이러한 현무암은 암석표면에 불규칙한 빈틈이 있는 다공질구조를 이루고 있는데, 이는 마그마가 분출되면서 그 속에 함유된 휘발성 성분이 빠져나간 흔적이다.
현무암은 그 성분이 실리카(SiQ2), 산화알루미늄(Al2 O3), 산화제2철(Fe2 O3), 산화칼슘(CaO), 산화칼륨(K2 O), 산화나트륨(NA2 O), 산화마그네슘(MgO), 등으로 구성되어 있으며, 1,300℃ 전후의 고온에서 용융되는 성질이 있다.
우리나라에서는 제주도에 화산재인 현무암이 널리 분포되어 있고, 현재 일본, 인도 등에서 화산활동이 빈번하게 이루어지고 있으며, 현무암은 저렴한 가격으로 용이하게 공급받을 수 있다.
본 발명에서 현무암 성형체를 제조하기 위해 먼저 채취된 현무암을 큰 덩어리 등을 1차 분쇄하여 3㎜ 이상의 알갱이만 1차 선별기로 선별하여 사용하고 이물질과 경도가 떨어지는 분말을 선별한다.
상기 분쇄공정에서 3㎜ 이상의 알갱이는 10㎜, 20㎜, 30㎜ 등의 알갱이 등이 불규칙하게 파쇄된 것을 말하는 것으로 파쇄되는 현무암 알갱이의 크기는 50㎜이하로 파쇄하며 바람직하게는 10㎜이하로 파쇄하는 것이 바람직하나 분쇄공정에서 파쇄되는 크기를 균일하게 조절할 수 없는 관계로 50㎜이하로 파쇄한다.
본 공정에서는 현무암 덩어리를 파쇄하여 덩어리가 내부에 잔류하는 이물질과 순도가 떨어지는 현무암은 다른 용도로 사용하고 순수 현무암재료만 사용한다.
제2공정: 현무암 2차 분쇄 및 금속선별하는 단계
상기 1차선별기에서 선별된 3㎜∼50㎜로 선별된 현무암 분쇄물을 다시 5㎜이하로 2차 분쇄한다.
상기 5㎜이하로 분쇄된 현무암은 자석선별기를 거치면서 금속가루와 금속물질을 선별한 후 2차선별기로 선별하여 순수 현무암 분말을 준비한다.
본 공정에서 현무암 성형체를 제조하기 위해서는 금속성 물질을 자석선별기를 이용하여 제거하는 것이 바람직하다.
즉, 현무암 덩어리에는 용암이 분출되어 생성되는 것으로 금속물질이 있다 하더라도 모두 용해된 상태이지만 분말상태에서 일부 존재할 경우 차후 성형된 제품 사용시 전자적 문제가 발생될 수 있으므로 금속성 물질을 완전히 제거하여 현무암 성형체를 제공하기 위함이다.
본 공정에서 현무암을 5㎜이하로 분쇄하고 금속을 선별하는 것은 차 후 현무암 원사를 제조시 잘 용해되고 금속에 의해 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
제3공정: 현무암과 폴리에틸렌을 혼합하는 단계
상기 5㎜이하로 분쇄된 현무암 분말 90∼70중량%, 폴리에틸렌(PE) 29.4∼9.4중량%, 산화제 0.2중량%, 분산제 0.2%, UV안정제 0.2중량%를 혼합 믹싱하여 현무암 혼합물을 제조한다.
상기 제조된 현무암 혼합물을 교반기에서 145℃∼160℃로 25분∼30분간 믹싱한다. 이때 현무암 혼합물을 145℃∼160℃로 가열하는 것은 수분을 증발시켜 현무암 혼합물을 건조하고 안정화를 갖도록 가열하면서 믹싱하는 과정에서 수분을 증발시키는 동시에 내부의 공기를 외부로 방출시킬 수 있도록 한다.
제4공정: 현무암 원사를 이용한 현무암섬유사를 성형하는 단계
상기 교반기에서 믹싱된 현무암 혼합물을 가열로에서 1200℃∼1700℃로 가열 용융시키면서 압출기로 밀어 용융방사한 현무암 원사의 한가닥 섬도가 1∼30데니어(DPF)로 성형하여 현무암 원사를 형성한다.
상기와 같이 형성된 현무암 원사는 다시 여러가닥을 꼬아 섬유사로 형성하고 이의 현무암섬유사는 별도의 보빈에 권선하여 차후 현무암 직물을 제직하게 된다.
즉 생산되는 현무암 원사는 여러개의 가이드롤러와 가이드고리를 거쳐 여러가닥이 모아져 현무암섬유사로 형성하고 이는 여러개의 보빈에 권선된다.
제5공정: 현무암섬유사를 이용한 직물 제직단계
상기 현무암 원사의 섬도가 1∼30데니어인 현무암 원사를 10∼2,000가닥으로 모아 현무암섬유사를 형성하고 이의 현무암섬유사로된 장섬유 전량 또는 일부를 경사 및 위사로 사용하여 직물을 제직한다.
이때 현무암섬유사로 제직되는 직물은 평직물 또는 능직물 중 어느 하나로 직조된 것을 말하는 것이나 본 발명에서는 이를 반드시 한정하는 것은 아니며 현무암섬유사를 위사와 경사로 하여 시트 형태의 모든 직물에 사용할 수 있다.
본 발명에서 직물이라함은 상기에서 설명한 평직물, 능직물 등을 모두 포함한다. 이의 평직물과 능직물을 살펴보면 다음과 같다.
평직물:씨실을 날실의 위아래로 교차시켜 짜는 방법으로, 날실과 씨실의 줄이 서로 교차하여 수많은 교차점이 생긴다. 염색이 되지 않았거나 표면처리가 되지 않은 평직물은 겉과 안이 구별되지 않는다. 올은 잘 풀리지 않으나 주름이 쉽게 가고, 다른 직물에 비해 흡수력이 떨어진다. 평직은 종류·두께·꼬임·색상이 다른 실을 혼방함으로써 다양한 시각적 효과를 얻을 수 있다.
능직물:직물의 섬유조직 중의 하나로 사문직이라고도 한다. 경사 또는 위사가 계속해서 두 올 또는 그 이상의 올과 위·아래로 교차되어 이루어지는 조직으로, 직물의 표면에 사선으로 골이 형성된다. 서지, 플란넬, 개버딘, 드릴, 진, 데님, 수라(surah) 등이 대표적인 능직물이다.
본 공정의 제1공정에서 제4공정까지는 현무암섬유사를 제조하는 공정이고 제5공정은 현무암섬유사를 이용하여 현무암직물을 제직하는 과정이다.
상기 제직된 현무암섬유사는 통상의 실(絲) 제조와 같이 보빈에 감겨지도록 하고, 시트형태의 직물제조시에는 위사와 경사가 교차되도록 제직하기 위해 현무암섬유사가 감겨진 보빈을 배열하여 직물 제직형태로 배열하여 시트형태의 직물을 제직한다.
제6공정: 현무암성형체를 성형하기 위해 현무암 섬유사를 하이브리드 복합수지 침지단계
상기 제4공정에서 성형된 현무암섬유사를 수용성 폴리우레탄을 주성분으로한 하이브리드 복합수지에 침지시켜 성형체를 성형하기 위한 성형틀로 안내한다.
상기 현무암섬유사(10)를 하이브리드 복합수지에 침지시켜 코팅하기 위해서는 현무암섬유사를 안내하는 1차섬유사가이드(12)과 2차섬유사가이드(14) 사이에 함침기(13)를 설치하여 하이브리드 복합수지를 수용시켜 현무암섬유사(10)가 침지되면서 이송되도록 한다.
상기 함침기(13)는 몸체가 이중 자켓으로 이루어지며 이중자켓 사이에는 물이 내장되고 히터가 설치되어 물을 소정의 온도로 가열시켜 함침기(13)에 수용된 하이브리드 복합수지가 응고되는 것을 방지한다.
또한 상기 함침기(13)에 수용되는 하이브리드 복합수지는 수용성 폴리우레탄 48중량%∼65중량%, 경화제 10중량%∼30중량%, 촉진제 3.0중량%∼5.0중량%, 이형제 0.5중량%∼2.0중량%, 소포제 0.5중량%∼1.5중량%, 산화실리콘 10중량%∼18중량%, 난연제 1.0중량%∼5.5중량%의 조성물로 이루어진다.
또한 본 발명의 다른 실시 예로서, 함침기(13)에 수용된 하이브리드 복합수지는, 에폭시수지 50중량%∼63중량%, 경화제 20중량%∼48중량%, 촉진제 3.0중량%∼5.0중량%, 이형제 0.5중량%∼2.0중량%, 소포제0.5중량%∼2.0중량%, 난연제 1.0중량%∼5.0중량%의 조성물로 이루어진 것을 사용한다.
상기 함침기(13)에 수용되는 하이브리드 복합수지는 필요에 따라서 수용성 폴리우레탄을 주성분으로 하는 복합수지와 또는 에폭시수지를 주성분으로 하는 복합수지를 선택적으로 사용할 수 있게 된다.
상기와 같이 수용성 폴리우레탄에 산화실리콘을 혼합한 경우 현무암섬유사(10)가 함침기(13)를 통과하면서 현무암섬유사(10) 표면이 수용성 폴리우레탄과 산화실리콘으로 코팅되어 세라믹(ceramic)화 된다.
이와 같이된 세라믹코팅층은 두께 10∼150nm, 표면거칠기(조도) 10∼120nm으로 세라믹코팅 처리된다.
상기 같이 현무암섬유사(10) 표면에 세라믹코팅이 이루어지면 차후 성형되는 성형체의 강도와 불연성이 향상되며, 제품의 표면 경도가 높아져 내마모성, 내구성, 내열성, 난연성 등을 갖게 된다.
제7공정: 현무암섬유사와 현무암직물을 이용한 1차 성형체를 형성하는 단계
상기 본 공정에서는 상기 제6공정에서 하이브리드 복합수지에 침지된 현무암섬유사(10)와 현무암직물(11)을 동일 선상에 다수 설치된 중첩가이드(15)로 안내하여 성형틀(16)로 압출시켜 1차 성형체(20)를 형성한다.
이때 성형틀(16)에서 압출되는 1차 성형체(20)는 용융된 상태가 아니고 현무암섬유사(10)가 하이브리드 복합수지에 침지된 상태에서 내측과 외측에 현무암직물(11)이 밀착 대응된 상태에서 성형틀(16)을 통과함으로 성형하고자 하는 제품형상의 성형틀(16) 형상으로 형태가 이루어져 압출된다.
상기 성형틀(16)에서 성형하고자 하는 형상으로 압출성형된 1차 성형체(20)는 다수의 히터(17)를 통과하는 과정에서 용용압출되어 압출금형(18)에서 압출 성형됨으로 현무암섬유사(10)와 현무암직물(11)이 용융된 상태로 중첩되어 성형하고자 하는 제품의 2차 성형체(30)가 성형된다.
상기 다수개로 이루어진 히터(17)는 성형틀(16)에서 중첩 압출되는 1차 성형체(20)가 인입되는 첫번째 히터와 중간의 두번째 히터, 마지막 세번째 히터의 온도가 서로 달리하여 이동되는 1차 성형체(20)의 현무암섬유사(10)와 현무암직물(11)이 용융되어 서로 융착되도록 하여 압출금형(18)에서 압출되면서 최종 제품의 형상으로 이루어지는 2차 성형체(30)로 성형된다.
제8공정: 2차 성형된 성형체를 안정화하는 단계
상기 압출금형(18)에서 압출된 현무암 2차 성형체(30)는 용융되면서 압출금형(18)의 형상에 대응되는 형상으로 성형된 상태이므로 안정화가 필요하다.
따라서 압출금형(18)에서 압출된 2차 성형체(30)는 이동하면서 1차안정기(19)와 2차안정기(21)에서 안정화가 이루어진다.
상기 제1안정기(19)와 제2안정기(21)는 100℃에서 180℃의 온도로 이동되는 2차 성형체(30)를 가열하게 됨으로 2차 성형체(30)를 냉각하는 작용과 고열에서 성형된 후 급격하게 냉각되면 뒤틀림 현상이 발생됨으로 100℃∼180℃를 갖는 제1안정기(19)와 제2안정기(21)를 통과하는 과정에서 서서히 냉각되어 성형된 제품의 형상을 유지할 수 있도록 안정화가 이루어진다.
이때 제1안정기(19) 온도는 180℃로 하고 제2안정기(21) 온도는 100℃로하여 이동되는 제2 성형체(30)을 서서히 냉각시킬 수 있다.
제9공정: 2차 성형체를 인출 및 절단하는 단계
상기 제1안정기(19)와 제2안정기(21)를 통과한 현무암 2차 성형체(30)는 제1인출기(22) 및 제2인출기(23)에 의해 당겨지면서 이동된다.
본 발명에서 설명되는 인출기는 성형된 제품을 이동시킬 수 있도록 하는 것으로, 먼저 보빈에 권선된 현무암섬유사(10)와 현무암직물(11)의 말단부를 로프로 묶은 다음 로프를 성형틀(16), 히터(17), 압출금형(18), 제1안정기(19), 제2안정기(21)를 통과시켜 제1인출기(22)와 제2인출기(23)에 걸은 후 각각의 장치를 작동시키면 성형틀(16)을 통과한 1차 성형체(20)가 히터(17)에서 용융된 후 압출금형(18)에서 압출되면서 2차 성형체(30)가 이동하게 된다.
이때 제1인출기(22)와 제2인출기(23)는 2차 성형체(30)를 당기면서 소정을 거리로 이동한 후 다시 되돌아와 2차 성형체(30)를 잡고 당기는 방식이 반복으로 이루어진다.
본 발명에서 1차 성형체(20)는 성형틀(16)에서 압출된 성형체를 지칭하는 것이고, 2차 성형체(30)는 히터(17)에서 용융되어 압출금형(18)에서 압출 성형된 성형체를 지칭한다. 상기 2차 성형체(30)는 제품화된 상태를 말하는 것이다.
제10공정: 2차 성형체 절단 및 포장하는 단계
상기 제1인출기(22) 및 제2인출기(23)에 의해 당겨지면서 이송되는 현무암 2차 성형체(30)가 감지센서(25)에 의해 감지된 길이 만큼 절단기(24)로 절단한다.
상기 감지센서(25)는 절단기(24)로부터 제품 길이 만큼의 이격된 거리에 설치하여 절단기(24)를 통과한 2차 성형체(30)가 감지센서(25)에 도달하면 감지센서(25)에서 감지되는 동시에 절단기(24)가 작동하여 2차 성형체(30)를 절단함으로서 원하는 규격의 성형제품을 형성할 수 있다.
상기 절단기(24)에서 절단된 현무암 2차 성형체(30)는 소정의 갯수로 적층시켜 포장기로 랩핑하는 단계로 제품의 포장이 이루어진다.
이와 같이 이루어지 본 발명의 제조방법에 의거하여 현무암 성형체의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
<실시 예 1>
1.파이프 성형체 제조방법
이하의 실시 예에서 설명되는 현무암섬유사(10)와 현무암직물(11)을 제조하는 공정은, 상기에서 설명한 제6공정의 현무암 1차 성형체(20)를 성형하기 위해 현무암 섬유사(10)를 하이브리드 복합수지가 수용된 함침기(13)에서 침지되는 단계까지는 동일한 공정으로 이루어지므로 그 이전공정의 구체적인 설명을 생략하고 함침기(13)의 침지단계 이후부터 실시예를 상세히 설명한다.
상기에서 준비된 현무암섬유사(10)가 수용성 폴리우레탄과 산화실리콘 또는 에폭시수지를 주성분으로한 하이브리드 복합수지가 수용된 함침기(13)를 통과한 후 현무암섬유사(10)와 현무암직물(11)이 중첩가이드(15)에 의해 중첩시킨 다음 사각파이프 또는 원형파이프, "L"자 앵글, "ㄷ"자 앵글 등을 성형하기 위한 성형틀(16)로 이동하게 된다.
이때 하이브리드 복합수지에 코팅된 현무암섬유사(10)가 내부에 위치하도록 현무암직물(11)이 내면과 외면에 위치되어 성형틀(16)을 통과 하도록 이송시킨다.
상기 현무암섬유사(10)와 현무암직물(11)은 다수의 가이드로 이루어진 중첩가이드(15)에 의해 성형틀(16)로 안내된다.
상기 중첩가이드(15)는 다수의 보빈에서 유입되는 현무안섬유사(10)와 다수의 롤에서 공급되는 현무암직물(11)이 모아지도록 하여 이동하는 역할을 한다.
상기 함침기(13)를 통과한 현무암섬유사(10)는 롤에서 공급되는 현무암직물(11)과 현무암직물(11) 사이로 인입 이송되어 소정의 규격을 갖는 성형틀(16)에서 중첩 압출되어 파이프 형상으로 1차 성형체(20)가 압출된다.
상기 성형틀(16)을 통과한 1차 성형체(20)는 사각파이프 또는 원형 파이프, "L"자 앵글, "ㄷ"자 앵글 중 어느 하나를 선택하여 1차 성형체(20)로 성형할 수 있는 성형틀(16)의 형상에 따라서 달라질 수 있으며, 성형하고자 하는 형상과 동일한 형상을 갖는 성형틀(16)과 압출금형(18)을 설치하면 된다.
상기 성형틀(16)과 압출금형(18)은 동일한 형상으로서 현무암 제품을 성형하기 위한 금형으로서 상기 성형틀(16)은 현무암섬유사(10)와 현무암직물(11)을 성형하고자 하는 형상으로 중첩압출하고, 압출금형(18)은 히터(17)에서 히팅된 1차 성형체(20)를 제품의 형상으로 압출성형하여 2차 성형체(30)를 형성하는 것이다.
또한 상기 1차 성형체(20)는 현무암섬유사(10)가 현무암직물(11) 사이에 위치되어 성형틀(16)에서 압출된 상태이므로 융착된 상태는 아니고 하이브리드 복합수지에 의해 접착되어 성형체 형상으로 이루어진 상태로 이동된다.
상기 성형틀(16)에서 압출된 1차 성형체(20)는 다수개로 이루어진 히터(17)로 이송되어 용융 압출된다.
상기 히터(17)는 현무암섬유사(20)와 현무암직물(11)을 용융압출하기 위해 동일한 온도로 설정하면 색상변화와 과열에 의해 제품에 문제가 발생됨으로 선단 히터, 중간히터, 끝단히터의 온도를 각각 다르게 설정하여 성형시 1차 성형체(20)의 압출이 원활하게 이루어지도록 한다.
상기와 같이 복수의 히터(17)에서 용융 압출된 1차 성형체(20)는 물렁한 밀가루 반죽과 같이 이루어져 압출금형(18)을 통과 함으로 2차 성형체(30)는 최종 제품으로 성형되어 사각파이프 또는 원형파이프, "L" 앵글, "ㄷ"자 앵글 등으로 제품을 선택적으로 2차 성형체(30)로 형성된다.
상기와 같이 압출금형(18)에서 압출성형된 현무암 2차 성형체(30)는 이동되어 제1안정기(19)와 제2안정기(21)를 차례로 통과하면서 안정화가 이루어진다.
상기 제1안정기(19)와 제2안정기(21)는 100℃∼180℃의 온도로 이동되는 성형체를 가열하게 됨으로 2차 성형체(30)를 안정화시키는 작용을 하는 동시에 냉각시키는 작용을 한다.
상기 압출금형(18)을 통과한 현무암 2차 성형체(30)는 제1안정기(19)와 제2안정기(21)의 내부를 통과하게 되며 이 과정에서 100℃∼180℃의 온도에서 안정화되도록 한다.
상기 제1안정기(19)와 제2안정기(21)를 통과한 현무암 2차 성형체(30)는 일측에 설치된 제1인출기(22)와 제2인출기(23)에 의해 당겨지므로 이동되면서 각 공정을 거치게 된다.
즉 다수의 보빈에 권선된 현무암섬유사(10)와 다수의 롤 형태로 준비된 현무암직물(11)을 모아 선단부를 로프로 묶어 성형틀(16), 히터(17), 압출금형(18), 제1안정기(19) 및 제2안정기(21), 제1인출기(22) 및 제2인출기(23)를 통과하도록 설치한 후 시스템을 작동시키면 제1인출기(22)와 제2인출기(23)가 소정의 거리를 왕복이동하면서 현무암섬유사(10)와 현무암직물(11)을 모아 선단부를 결속한 로프를 당기면 현무암섬유사(10)와 현무암직물(11)이 중첩가이드(15)를 거쳐 성형틀(16)에서 1차 성형체(20)가 압출되면서 각 공정별로 이동하게 된다.
상기 제1인출기(22)와 제2인출기(23)는 레일상에 설치되어 소정의 거리를 왕복이동되도록 작동함으로 제1인출기(22)가 2차 성형체(30)를 잡고 당기면서 정해진 거리 만큼 전진한 다음 제2인출기(23)에 인계한 후 2차 성형체를 잡지 않은 상태에서 후진으로 복귀한 다음 다시 이동되는 2차 성형체(30)를 잡고 당기는 방식으로 성형체를 이동시킨다.
또한 제2인출기(23) 역시 동일한 방법의 제1인출기(22)로부터 인계받은 2차 성형체(30)를 잡고 전진하면서 당겨 일측으로 배출하는 방식으로 성형체를 이동시킨다.
상기 제2인출기(23)로부터 당겨져 배출되는 2차 성형체(30)는 계속 이동되어 절단기(24)를 지나 소정의 거리로 이격 설치된 감지센서(25)까지 이동한다.
상기 감지센서(25)는 2차 성형체(30)가 이동되어 감지센서(25)에 도달하면 감지된 신호가 절단기(24)에 전달되어 절단기(24)가 작동하여 이동되는 2차 성형체(30)를 절단한다.
상기 감지센서(25)는 2차 성형체(30)의 제품 길이 만큼 절단기(24)로부터 이격된 거리에 설치되어 이동되는 2차 성형체(30)가 감지센서(25)에 접근하여 감지되면 감지신호를 절단기(24)에 보내 2차 성형체(30)를 절단함으로 정해진 길이 만큼 연속적으로 절단하게 된다.
상기 절단기(24)에서 절단된 2차 성형체(30)는 포장기에 의해 소정의 갯수 만큼 포장되어 소비자에게 전달된다.
이와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예 1의 파이프제조 공정은,
보빈에 권선된 현무암섬유사(10)와 현무암섬유사(10)를 하이브리드 복합수지에 코팅되도록 함침기(13)로 코팅하는 단계(S6);
상기 하이브리드 복합수지에 코팅된 현문암섬유사(10)가 다수의 롤에 권선된 현무암직물(11)과 현무암직물(11) 사이에 인입되도록 중첩가이드(15)로 결속가이드하는 단계(S7);
상기 중첩가이드(15)에서 결속된 현무암섬유사(10)와 현무암직물(11)을 성형틀(16)로 파이프 형상의 1차 성형체(20)로 성형하는 단계(S8);
상기 성형틀(16)에서 파이프 형상으로 성형된 1차 성형체(20)가 용융되도록 히터(17)로 히팅하는 단계(S9);
상기 히터(17)에서 용융된 1차 성형체(20)를 파이프 형상의 압출금형(18)으로 성형하여 2차 성형체(30)를 성형하는 단계(S10);
상기 압출금형(18)에서 성형된 2차 성형체(30)를 제1안정기(19) 및 제2안정기(21)로 안정화시키는 단계(S11);
상기 제1안정기(19) 및 제2안정기(21)에서 안정화된 2차 성형체(30)를 제1인출기(22) 및 제2인출기(23)로 당겨 인출되도록 하는 단계(S12);
상기 제2인출기(23)로부터 인출되는 2차 성형체(30)의 길이를 감지센서(25)로 감지하여 파이프 제품의 길이에 적합하도록 절단기(24)로 절단하는 단계(S13);
상기 절단된 제품 성형체를 포장기로 포장하는 단계(S14)로 이루어진다(도1참조).
이와 같이 제조된 2차 성형체의 현무암 파이프는 물 탱크 보강대, 정화조 보강대, 소화전함, 도로 가이드레일, 저수조 보강대, 자동차 부품, 선박 설비, 토목 건축, 각종 산업자재, 군용용품, 스포츠용품, 앵글 등을 제작시 이용될 수 있다.
<실시예 2>
2. 현무암 패널성형 방법
실시예2의 현무암패널성형 방법 역시 상기 현무암 파이프 성형 방법과 같이 현무암섬유사(10)가 함침기(13)에서 하이브리드 복합수지에 함침된 후 현무암직물(11)과 현무암직물(11) 사이에 배치되어 다수의 중첩가이드(15)에 의해 안내되어 성형틀(16)에서 패널형상의 1차 성형체(20)로 성형된다.
상기 성형틀(16)을 통과한 패널형상의 1차 성형체(20)는 가압프레스(26)에 의해 가압융착되어 현무암패널의 2차 성형체(30)로 성형된다.
상기 현무암패널로 성형된 2차 성형체(30)는 제1안정기(19)와 제2안정기(21)를 거쳐 제1인출기(22) 및 제2인출기(23), 절단기(24), 감지센서(25), 포장기의 단계별 공정순서로 현무암 패널의 2차 성형체(30)가 제조된다.
본 발명의 실시예 2에서 실시되는 현무암패널 제조 공정은, 상기 실시예 1의 압출금형(18) 이후의 공정과 동일한 공정으로 이루어 진다.
본 발명의 실시예 2의 제조 공정은, 보빈에 권선된 현무암섬유사(10)와 현무암섬유사(10)를 하이브리드 복합수지에 침지시켜 함침기(13)로 코팅하는 단계(S6);
상기 하이브리드 복합수지에 코팅된 현무암섬유사(10)가 다수의 롤에 권선된 현무암직물(11)과 현무암직물(11) 사이에 인입되도록 중첩가이드(15 )로 중첩가이드하는 단계(S7);
상기 중첩가이드(15)에서 중첩된 현무암섬유사(10)와 현무암직물(11)을 성형틀(16)로 패널형상의 1차 성형체(20)를 성형하는 단계(S8);
상기 패널형상으로 성형된 1차 성형체(20)를 가압프레스(26)에서 표면이 판판하게 용융 및 가압하여 2차 성형체(30)를 패널형상으로 성형하는 단계(S9);
상기 가압프레스(26)에서 용융가압된 2차 성형체(30)를 제1안정기(19) 및 제2안정기(21)로 안정화시키는 단계(S10);
상기 제1안정기(19) 및 제2안정기(11)에서 안정화된 패널형태의 2차 성형체(30)를 제1인출기(22) 및 제2인출기(23)로 당겨 인출되도록 하는 단계(S11);
상기 제2인출기(21)로부터 인출되는 패널형상의 2차 성형체(30)의 길이를 감지센서(25)로 감지하여 제품의 길이에 적합하도록 절단기(24)로 절단하는 단계(S12);
상기 절단된 패널형상의 2차 성형체(30)를 포장기로 포장하는 단계(S13)로 이루어진다(도3참조).
이와 같이 제조된 2차 성형체(30)의 현무암 패널은 평판플레이트, 물 탱크, 정화조, 소화전함, 도로 가이드레일, 저수조, 자동차, 선박, 항공, 토목 건축, 각종 산업자재, 군용용품, 스포츠용품 등을 제작시 이용될 수 있다.
<실시예 3>
3. 현무암 철근 제조 방법.
실시예3은 현무암을 이용한 철근제조방법에 관한 것으로서, 현무암 철근 성형 방법 역시 상기 실시예1에서 설명된 현무암 파이프 성형 방법과 같이 다수의 현무안섬유사 제조 공정을 포함하여 현무암섬유사(10)가 1차섬유사가이드(12)에 안내되어 함침기(13)에서 하이브리드 복합수지에 함침된 후 2차섬유사가이드(14) 및 복수의 중첩가이드(15)에 안내되는 공정까지는 동일한 공정으로 이루어진다.
본 발명의 실시예 3은 실시예 1과 실시예 2에서 이용되는 현무암직물은 사용하지 않고 현무암섬유사(10)만 사용한다.
현무암섬유사(10)는 상기 실시예1 및 2와 같이 다수의 보빈에 권선된 현무암섬유사(10)가 1차섬유사가이드(12)에 안내되어 함침기(13)에서 하이브리드 복합수지에 함침된 후 2차섬유사가이드(14)에 안내된 다음 복수의 중첩가이드(15)에 안내되어 제조하고자 하는 직경의 철근 굵기와 대응되도록 하나로 중첩된 현무암섬유사가 성형틀(16)에서 봉 형상의 성형체(30a)로 성형된다.
상기 다수의 가닥으로 이루어진 현무암섬유사(10)를 성형틀(16)에서 봉 형상으로 성형하는 동시에 일측에 설치된 1차 권선기(31)에서 성형체(30a) 외면에 소정의 간격으로 감겨져 일정한 간격으로 마디를 갖는 철근 형상의 성형체(30a)를 형성한다.
상기 1차 권선기(31)에는 현무암섬유사(10)가 권선된 1개의 또는 2개의 보빈이 회전휠에 설치되어 회전됨으로 성형틀(16)에서 봉 형상으로 압출되면서 일측으로 이동하는 성형체(30a) 외면에 현무암섬유사(10)를 일정한 간격으로 권선하여 철근 외면에 마디를 형성한다.
상기와 같이 1차 권선기(31)에서 성형체(30a) 외면에 현무암섬유사(10)가 권선된 후 1차히터(32)와 2차히터(34)에서 가열된 후 2차히터(34) 일측에 설치된 2차 권선기(35)에 의해 성형체(30a) 외면에 현무압섬유사(10)를 권선할 수 있다.
상기 2차 권선기(35)는 필요에 따라서 철근 형상 성형체 외면에 현무암섬유사를 권선할 수 있다.
상기와 같이 1차 권선된 성형체(30a) 외면에 2차 권선기(35)로 현무암섬유사를 권선하면 철근형상의 성형체 외면에 마디 간격이 좁게 형성된다.
상기 2차 권선기(35)는 필요에 따라서 추가적으로 실시할 수 있다.
또한 1차히터(32)와 2차히터(34) 사이에는 피복기(33)를 설치하여 미세모래 또는 접착수지를 이동되는 성형체(30a) 외면에 도포하여 건축 토목 콘크리트시공시 철근과 시멘트의 접착력을 증강시킬 수 있도록 한다.
상기 1차히터(32)와 2차히터(34) 사이에 설치되는 피복기(33)는 선택적으로 실시하는 것으로 제작되는 모든 철근 형태의 성형체(30a)에 실시하는 것은 아니고 주문시 요구하는 경우에만 실시된다.
상기와 같이 2차히터(34)를 통과한 성형체(30a)는 일측에 설치된 1차 냉각기(36)에서 에어 분사에 의해 냉각된다.
상기 1차 냉각기(36)는 다수의 팬으로 이루어져 어어냉각할 수 있도록 한 것이다.
상기 철근 형태로 성형된 성형체(30a)는 1차 냉각기(36)에서 냉각된 후 일측에 설치된 수냉각기(37)에 설치된 물분사노즐에 의해 살수되는 물에 의해 냉각되면서 이동된다.
상기 수냉각기(37)는 필요에 따라서 1개에서 5개까지 선택적으로 설치할 수 있다. 즉, 수냉각기(37)는 성형되는 철근 성형체(30a)의 직경 굵기에 따라서 설치되는 갯수를 달리할 수 있다.
상기 수냉각기(37)를 통과한 성형체(30a)는 다시 2차 냉각기(38)에서 에어분사에 의해 잔류된 물끼가 건조되면서 냉각된다.
상기 2차 냉각기(38)도 상기 1차 냉각기(36)와 동일한 형태로 다수의 팬이 형성되어 이동되는 성형체 외면에 에어를 분사하여 건조와 수분을 제거한다.
상기 2차 냉각기(38)에서 건조된 성형체(30a)는 일측에 설치된 인출기(39)에 의해 당겨지면서 이동된다.
상기 인출기(39)는 궤도형 인출기로서 인출기 내부에 상하 한쌍의 궤도가 설치되어 상하 궤도 사이로 성형체(30a)가 인입되어 궤도의 회전에 의해 당겨지면서 이동된다.
상기 인출기(39) 일측에는 절단기(24)가 설치되고 절단기(24) 일측에는 컨베이어 롤러와 슬라이드부재(40)가 설치된다.
상기 슬라이드부재(40) 일측에는 롤권선기(42)가 설치된다.
상기 인출기(39)에 의해 인출되는 철근 형태의 성형체(30a)는 컨베이어 롤러와 슬라이드부재(40) 상부면에서 길이방향으로 슬라이딩되면서 롤권선기(42)에서 권선된다.
상기 롤권선기(42)에 권선되는 성형체(30a)는 소정의 직경으로 권선되면 일측에 설치된 감지센서(43)에 의해 절단된다.
또한 상기 슬라이드부재(40)는 저면에 다수의 실린더(41)가 설치되어 슬라이드부재(40)의 상판이 일측의 힌지부를 중심으로 타측단부가 승하강되면서 기울기를 조절할 수 있게 된다.
상기 슬라이드부재(40)는 상판이 일측으로 기울기가 조절되면서 상부로 지나가는 철근형태의 성형체(30a)가 롤권선기(42)에 권선시 불규칙하게 중복되지 않고 균일하게 권선되도록 조절하는 기능을 갖는다.
이와 같이된 본 발명의 실시예 3의 철근 제조 공정은, 다수의 보빈에 권선된 현무암섬유사(10)를 함침기(13)에 수용된 하이브리드 복합수지에 침지시켜 코팅하는 단계(S5);
상기 하이브리드 복합수지에 코팅된 현문암섬유사(10)를 복수의 중첩가이드(15)로 중첩시켜 성형하고자 하는 철근직경에 대응되도록 중첩가이드하는 단계(S6);
상기 중첩가이드(15)에서 중첩된 현무암섬유사(10)를 성형틀(16)로 꼬아 성형체(30a)로 성형하는 단계(S7);
상기 성형틀(30a)에서 꼬임 형상으로 성형 인출되는 성형체(30a) 외면에 1차 권선기(31)로 현무암섬유사(10)를 권선하여 철근마디를 형성하는 단계(S8);
상기 현무암섬유사(10)를 권선하여 철근마디를 형성한 성형체(30a)를 1차히터(32)터 및 2차히터(34)에서 가열한 후 1차 냉각기(36)로 에어냉각하는 단계(S9);
상기 1차 냉각기(36)에 의해 냉각된 성형체(30a)를 수냉각기(37)에서 물을 살수시켜 냉각하는 단계(S10);
상기 수냉각기(37)에서 살수냉각된 성형체(30a)를 2차히터(34)에서 잔류된 물기를 건조하는 동시에 에어냉각하는 단계(S11);
상기 물기가 건조된 성형체(30a)를 인출기(39)로 당겨 롤권선기(42)로 권선하는 단계를 포함하는 구성으로 이루어진다(도5참조).
이와 같이된 본 발명의 현무암 철근은 토목 건축, 각종 산업자재 등에 이용될 수 있다.
또한 본 발명의 하이브리드 복합수지는 유연성이 좋으며, 부착성이 매우 우수하여 균열발생이 없으며, 내구성, 난연성, 내화학성, 내마모성, 내후성 등이 우수하다.
이하 본발명의 첨부도면에 의거하며 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명에 실시예에 따른 현무암 섬유사와 복합수지를 이용한 파이프 성형체의 제조공정을 나타낸 블럭도이고, 도2a, 도2b는 상기 도1에 따른 파이프 성형체 제조 공정을 나타낸 도면이며, 도3은 본 발명에 실시예에 따른 현무암 섬유사와 복합수지를 이용한 패널 성형체의 제조공정을 나타낸 블럭도이고, 도4a, 도4b는 상기 도3에 따른 패널 성형체 제조 공정을 나타낸 도면이며, 도5은 본 발명에 실시예에 따른 현무암 섬유사와 복합수지를 이용한 철근 성형체의 제조공정을 나타낸 블럭도이며, 도6a, 도6b, 6c는 상기 도5에 따른 철근 성형체 제조 공정을 나타낸 도면이고,
상기 실시예1, 실시예2, 실시예3에서 설명한 관계로 중복설명을 회피하기 위해 설명을 생략하고 이하에서는 성형체를 성형하기 위한 시스템만을 설명한다.
도2a, 도2b는 상기 도1에 따른 파이프 성형체 제조 공정을 나타낸 도면으로서 이의 파이프를 성형하기 위한 구성을 살펴보면 다음과 같다.
보빈에 권선된 현무암섬유사(10)와 현무암섬유사(10)를 하이브리드 복합수지에 코팅되도록 하는 함침기(13)와;
상기 하이브리드 복합수지에 코팅된 현문암섬유사(10)가 다수의 롤에 권선된 현무암직물(11)과 현무암직물(11) 사이에 인입되도록 결속가이드하는 중첩가이드(15)와;
상기 중첩가이드(15)에서 결속된 현무암섬유사(10)와 현무암직물(11)을 파이프 형상으로 1차 성형체(20)을 성형하는 성형틀(16)과;
상기 성형틀(16)에서 파이프 형상으로 성형된 1차 성형체(20)가 용융되도록 히팅하는 히터(17)와;
상기 히터(17)에서 용융된 1차 성형체(20)를 파이프 형상으로 성형하여 2차 성형체(30)를 성형하는 압출금형(18)과;
상기 압출금형(18)에서 성형된 2차 성형체(30)를 안전화시키는 동시에 냉각시켜 변형을 방지토록 하는 제1안정기(19) 및 제2안정기(21)와;
상기 제1안정기(19) 및 제2안정기(21)에서 안정화 된 2차 성형체(30)를 당혀 이동되도록하는 제1인출기(22) 및 제2인출기(23)와;
상기 제2인출기(23)로부터 인출되는 2차 성형체(30)의 절단 길이를 감지하고 이의 신호를 보내 절단할 수 있도록 하는 감지센서(25) 및 절단기(24)와;
상기 절단된 제품 성형체를 포장하는 포장기를 포함 하는 구성으로 이루어진다.
도4a, 도4b는 상기 도3에 따른 패널 성형체 제조 공정을 나타낸 도면으로서 패널을 성형하기 위한 구성을 살펴보면 다음과 같다.
보빈에 권선된 현무암섬유사(10)와 현무암섬유사(10)를 하이브리드 복합수지에 침지시켜 코티하는 함침기(13)와;
상기 하이브리드 복합수지에 코팅된 현무암섬유사(10)가 다수의 롤에 권선된 현무암직물(11)과 현무암직물(11) 사이에 인입되도록 중첩가이드 하는 중첩가이드(15)와;
상기 중첩가이드(15)에서 중첩된 현무암섬유사(10)와 현무암직물(11)을 패널형상으로 1차 성형체(20)를 성형하는 설형틀(16)과;
상기 패널형상으로 성형된 1차 성형체(20)를 표면이 판판하게 용융 및 가압하여 2차 성형체(30)를 패널형상으로 성형하는 가압프레스(26)와;
상기 가압프레스(26)에서 용융가압된 2차 성형체(30)를 안정화시켜 변형되는 것을 방지토록 하는 제1안정기(19) 및 제2안정기(21)와;
상기 제1안정기(19) 및 제2안정기(11)에서 안정화된 패널형태의 2차 성형체(30)를 당겨 이동되도록 하는 제1인출기(22) 및 제2인출기(23)와;
상기 제2인출기(21)로부터 인출되는 패널형상의 2차 성형체(30)의 절단 길이를 감지하고 이의 신호를 받아 소정의 길이로 전단하는 감지센서(25) 및 절단기(24)와;
상기 절단된 패널형상의 2차 성형체(30)를 포장하는 포장기를 포함하는 구성으로 패널 성형시스템이 이루어진다.
도6a, 도6b, 6c는 상기 도5에 따른 철근 성형체 제조 공정을 나타낸 도면으로서, 철근을 성형하기 위한 구성을 살펴보면 다음과 같다..
다수의 보빈에 권선된 현무암섬유사(10)를 수용된 하이브리드 복합수지에 침지시켜 코팅하는 함침기(13)와;
상기 하이브리드 복합수지에 코팅된 현문암섬유사(10)를 중첩시켜 성형하고자 하는 철근직경에 대응되도록 중첩가이드 하는 복수의 중첩가이드(15)와;
상기 중첩가이드(15)에서 중첩된 현무암섬유사(10)를 봉 형상의 성형체(30a)로 성형하는 성형틀(16)과;
상기 성형틀(30a)에서 봉 형상으로 성형하여 인출되는 성형체(30a) 외면에 현무암섬유사(10)를 권선하여 철근마디를 형성하는 1차 권선기(31)와;
상기 현무암섬유사(10)를 권선하여 철근마디를 형성한 성형체(30a)의 접착성을 높이기 위해 히팅하는 1차히터(32)터 및 2차히터(34)와;
상기 현무암섬유사(10)를 권선하여 철근마디를 형성한 성형체(30a)를 1차히터(32)터 및 2차히터(34) 히팅한 후 에어를 분출시켜 냉각하는 1차 냉각기(36)와;
상기 1차 냉각기(36)에 의해 냉각된 성형체(30a)를 물로 살수시켜 냉각하는 수냉각기(37)와;
상기 수냉각기(37)에서 살수냉각된 성형체(30a)에 잔류된 물기(수분)를 건조하는 동시에 에어냉각하는 2차 냉각기(38)와;
상기 물기(수분)가 건조된 성형체(30a)를 당겨 이동되도록 하는 인출기(39)와;
상기 인출기에 인출된 성형체(30a)를 안내하여 균일한 권선이 이루어지도록하는 슬라이드부재(40)와;
상기 슬라이드부재(40)에 의해 권선 방향에 따라 안내되는 성형체(30a)를 권선하는 롤권선기(42)를 포함하는 구성으로 이루어져 철근을 성형할 수 있도록 된다.
이상에서 설명된 본 발명은 현무암 섬유사를 수용성 폴리우레탄 또는 에폭시수지를 주성분으로 한 하이브리드 복합수지가 수용된 함침기에서 침지시킨 현무암 섬유사와 현무암 직물을 성형틀에서 압출시켜 소정의 두께를 갖는 성형체를 형성한 다음 히터, 안정기, 인출기, 감지센서, 절단기의 공정을 거쳐 소정의 규격으로 현무암 성형체를 형성하여 파이프, 앵글, 소화전함용 패널, 평판플레이트, 물 탱크, 정화조 저수조, 자동차 패널, 건축 및 토목자재, 군용품 등의 제품을 형성할 수 있도록 함으로써, 현무암 성형체로 형성된 제품의 고강도성, 경량성, 내구성, 난연성, 불연성을 갖도록 하여 금속제 및 목재, 합성수지를 대체할 수 있는 소재를 제공 함으로서 관리 및 보수에 따른 비용을 절감하고 친환경적인 복합소재를 제공할 수 있도록 한 것이다.
이상과 같은 본 발명은 바람직한 실시 예의 도면을 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명은 그 권리요지로 청구된 특허청구범위의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능하고, 단순 설계변경은 본 발명의 권리범위에 귀속됨이 당연할 것이다.

Claims (11)

  1. 현무암 섬유사를 수용성 폴리우레탄, 경화제, 이형제, 소포제, 산화실리콘, 난연제로 이루어진 하이브리드 복합수지로 도포한 후 현무암 섬유사 6: 현무암 직물 4의 중량비로 하여 성형틀로 압출시켜 현무암 성형체를 제조하는 것을 특징으로 하는 현무암 섬유사와 하이브리드 복합수지를 이용한 현무암 성형체 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    현무암 성형체는,
    채취된 현무암을 1차 분쇄하여 3㎜∼50㎜의 알갱이만 선별하여 이물질과 경도가 떨어지는 분말을 선별하는 단계(S1);
    상기 3㎜∼50㎜로 선별된 현무암 분쇄물을 다시 5㎜이하로 2차 분쇄한 후 자석선별기를 이용하여 금속을 선별하는 단계(S2);
    상기 5㎜이하로 분쇄된 현무암 분말 90∼70중량%, 폴리에틸렌(PE) 29.4∼9.4중량%, 산화제 0.2중량%, 분산제 0.2%, UV안정제 0.2중량%를 교반기로 혼합 믹싱하여 현무암 수지혼합물을 형성하는 단계(S3);
    상기 교반기에서 믹싱된 현무암 수지혼합물을 가열로에서 1200℃∼1700℃로 가열 용융시키면서 압출기로 밀어 용융방사한 현무암원사(絲)의 한가닥 섬도가 1∼30데니어(DPF)로 현무암원사를 형성하는 단계(S4);
    상기 현무암원사의 섬도가 1∼30데니어인 현무암원사를 10∼2,000가닥으로 모아 현무암섬유사로 형성한 장섬유 전량 또는 일부를 경사 및 위사로 사용하여 현무암 직물을 제직하는 단계(S5);
    상기 현무암섬유사를 수용성 폴리우레탄을 주성분으로한 하이브리드 복합수지가 담겨진 함침기에서 침지하는 단계(S6);
    상기 함침기를 통과한 현무암섬유사는 상하부에서 공급되는 현무암직물과 현무암직물 사이로 인입되도록 중첩가이드로 가이드하는 단계(S7);
    상기 중첩가이드에서 이송된 현무암섬유사와 현무암직물을 소정의 규격을 갖는 파이프 형상의 성형틀(16)에서 압출시켜 1차 성형체를 형성하는 단계(S8);
    상기 성형틀(16)에서 파이프 형상으로 성형된 1차 성형체(20)가 용융되도록 히터(17)로 히팅하는 단계(S9);
    상기 현무암으로 이루어진 1차 성형체를 다수의 히터에서 가열시킨 후 파이프 형상의 압출금형으로 압출시켜 2차 성형체를 형성하는 단계(S10);
    상기 압출금형에서 압출된 2차 성형체는 제1안정기와 제2안정기를 통과 하면서 소정의 온도로 안정화 및 냉각하는 단계(S11);
    상기 제1안정기와 제2안정기를 통과한 2차 성형체는 제1인출기 및 제2인출기로 당겨 인출하는 단계(S12);
    상기 제1인출기 및 제2인출기에 의해 당겨지면서 이송되는 2차 성형체가 감지센서에 의해 감지된 길이 만큼 절단기로 절단하는 단계(S13);
    상기 절단된 현무암 2차 성형체를 소정의 개수로 적층시켜 포장기로 랩핑하는 단계(14);로 이루어져 파이프 성형체를 제조하는 것을 특징으로 하는 현무암 섬유사와 하이브리드 복합수지를 이용한 현무암 성형체 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 현무안섬유사를 도포하는 하이브리드 복합수지는,
    수용성 폴리우레탄 48중량%∼65중량%, 경화제 10중량%∼30중량%, 촉진제 3.0중량%∼5.0중량%, 이형제 0.5중량%∼2.0중량%, 소포제 0.5중량%∼1.5중량%, 산화실리콘 10중량%∼18중량%, 난연제 1.0중량%∼5.5중량%의 조성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 현무암 섬유사와 하이브리드 복합수지를 이용한 현무암 성형체 제조방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 현무안섬유사를 도포하는 하이브리드 복합수지는,
    에폭시수지 50중량%∼63중량%, 경화제 20중량%∼48중량%, 촉진제 3.0중량%∼5.0중량%, 이형제 0.5중량%∼2.0중량%, 소포제0.5중량%∼2.0중량%, 난연제 1.0중량%∼5.0중량%의 조성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 현무암 섬유사와 하이브리드 복합수지를 이용한 현무암 성형체 제조방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하이브리드 복합수지에 침지시 현무암섬유사에 도포된 표면은 두께 10∼150nm, 표면거칠기 10∼120nm으로 코팅하는 것을 특징으로 하는 현무암 섬유사와 하이브리드 복합수지를 이용한 현무암 성형체 제조방법.
  6. 현무암 성형체는,
    채취된 현무암을 1차 분쇄하여 3㎜∼50㎜의 알갱이만 선별하여 이물질과 경도가 떨어지는 분말을 선별하는 단계(S1);
    상기 3㎜∼50㎜로 선별된 현무암 분쇄물을 다시 5㎜이하로 2차 분쇄한 후 자석선별기를 이용하여 금속을 선별하는 단계(S2);
    상기 5㎜이하로 분쇄된 현무암 분말 90∼70중량%, 폴리에틸렌(PE) 29.4∼9.4중량%, 산화제 0.2중량%, 분산제 0.2%, UV안정제 0.2중량%를 교반기로 혼합 믹싱하여 현무암 수지혼합물을 형성하는 단계(S3);
    상기 교반기에서 믹싱된 현무암 수지혼합물을 가열로에서 1200℃∼1700℃로 가열 용융시키면서 압출기로 밀어 용융방사한 현무암원사(絲)의 한가닥 섬도가 1∼30데니어(DPF)로 현무암원사를 형성하는 단계(S4);
    상기 현무암원사의 섬도가 1∼30데니어인 현무암원사를 10∼2,000가닥으로 모아 현무암섬유사로 형성한 장섬유 전량 또는 일부를 경사 및 위사로 사용하여 현무암 직물을 제직하는 단계(S5);
    보빈에 권선된 현무암섬유사(10)와 현무암섬유사(10)를 하이브리드 복합수지에 침지시켜 함침기(13)로 코팅하는 단계(S6);
    상기 하이브리드 복합수지에 코팅된 현무암섬유사(10)가 다수의 롤에 권선된 현무암직물(11)과 현무암직물(11) 사이에 인입되도록 중첩가이드(15 )로 중첩가이드하는 단계(S7);
    상기 중첩가이드(15)에서 중첩된 현무암섬유사(10)와 현무암직물(11)을 성형틀(16)로 패널형상의 1차 성형체(20)를 성형하는 단계(S8);
    상기 패널형상으로 성형된 1차 성형체(20)를 가압프레스(26)에서 표면이 판판하게 용융 및 가압하여 2차 성형체(30)를 패널형상으로 성형하는 단계(S9);
    상기 가압프레스(26)에서 용융가압된 2차 성형체(30)를 제1안정기(19) 및 제2안정기(21)로 안정화시키는 단계(S10);
    상기 제1안정기(19) 및 제2안정기(11)에서 안정화된 패널형태의 2차 성형체(30)를 제1인출기(22) 및 제2인출기(23)로 당겨 인출되도록 하는 단계(S11);
    상기 제2인출기(21)로부터 인출되는 패널형상의 2차 성형체(30)의 길이를 감지센서(25)로 감지하여 제품의 길이에 적합하도록 절단기(24)로 절단하는 단계(S12);
    상기 절단된 패널형상의 2차 성형체(30)를 포장기로 포장하는 단계(S13);로 이루어지는 패널 성형체를 제조하는 것을 특징으로 하는 현무암 섬유사와 하이브리드 복합수지를 이용한 현무암 성형체 제조방법.
  7. 현무암 성형체는,
    채취된 현무암을 1차 분쇄하여 3㎜∼50㎜의 알갱이만 선별하여 이물질과 경도가 떨어지는 분말을 선별하는 단계(S1);
    상기 3㎜∼50㎜로 선별된 현무암 분쇄물을 다시 5㎜이하로 2차 분쇄한 후 자석선별기를 이용하여 금속을 선별하는 단계(S2);
    상기 5㎜이하로 분쇄된 현무암 분말 90∼70중량%, 폴리에틸렌(PE) 29.4∼9.4중량%, 산화제 0.2중량%, 분산제 0.2%, UV안정제 0.2중량%를 교반기로 혼합 믹싱하여 현무암 수지혼합물을 형성하는 단계(S3);
    상기 교반기에서 믹싱된 현무암 수지혼합물을 가열로에서 1200℃∼1700℃로 가열 용융시키면서 압출기로 밀어 용융방사한 현무암원사(絲)의 한가닥 섬도가 1∼30데니어(DPF)로 현무암원사를 형성하는 단계(S4);
    상기 현무암원사의 섬도가 1∼30데니어인 현무암원사를 10∼2,000가닥으로 모아 현무암섬유사로 형성하는 단계(S5);
    상기 현무암섬유사(10)를 함침기(13)에 수용된 하이브리드 복합수지에 침지시켜 코팅하는 단계(S6);
    상기 하이브리드 복합수지에 코팅된 현문암섬유사(10)를 복수의 중첩가이드(15)로 중첩시켜 성형하고자 하는 철근직경에 대응되도록 중첩가이드하는 단계(S7);
    상기 중첩가이드(15)에서 중첩된 현무암섬유사(10)를 성형틀(16)로 봉 형상의 성형체(30a)로 성형하는 단계(S8);
    상기 성형틀(30a)에서 봉 형상으로 성형 인출되는 성형체(30a) 외면에 1차 권선기(31)로 현무암섬유사(10)를 권선하여 철근마디를 형성하는 단계(S9);
    상기 현무암섬유사(10)를 권선하여 철근마디를 형성한 성형체(30a)를 1차히터(32)터 및 2차히터(34)에서 가열한 후 1차 냉각기(36)로 에어냉각하는 단계(S10);
    상기 1차 냉각기(36)에 의해 냉각된 성형체(30a)를 수냉각기(37)에서 물을 살수시켜 냉각하는 단계(S11);
    상기 수냉각기(37)에서 살수냉각된 성형체(30a)를 2차냉각기(38)에서 잔류된 물기를 건조하는 동시에 에어냉각하는 단계(S12);
    상기 물기가 건조된 성형체(30a)를 인출기(39)로 당겨 롤권선기(42)로 권선하는 단계(S13):로 이루어지는 현무암 철근을 제조하는 것을 특징으로 하는 현무암 섬유사와 하이브리드 복합수지를 이용한 현무암 성형체 제조방법.
  8. 보빈에 권선된 현무암섬유사(10)와 현무암섬유사(10)를 하이브리드 복합수지에 코팅되도록 하는 함침기(13)와;
    상기 하이브리드 복합수지에 코팅된 현문암섬유사(10)가 다수의 롤에 권선된 현무암직물(11)과 현무암직물(11) 사이에 인입되도록 결속가이드하는 중첩가이드(15)와;
    상기 중첩가이드(15)에서 결속된 현무암섬유사(10)와 현무암직물(11)을 파이프 형상으로 1차 성형체(20)을 성형하는 성형틀(16)과;
    상기 성형틀(16)에서 파이프 형상으로 성형된 1차 성형체(20)가 용융되도록 히팅하는 히터(17)와;
    상기 히터(17)에서 용융된 1차 성형체(20)를 파이프 형상으로 성형하여 2차 성형체(30)를 성형하는 압출금형(18)과;
    상기 압출금형(18)에서 성형된 2차 성형체(30)를 안전화시키는 동시에 냉각시켜 변형을 방지토록 하는 제1안정기(19) 및 제2안정기(21)와;
    상기 제1안정기(19) 및 제2안정기(21)에서 안정화 된 2차 성형체(30)를 당혀 이동되도록하는 제1인출기(22) 및 제2인출기(23)와;
    상기 제2인출기(23)로부터 인출되는 2차 성형체(30)의 절단 길이를 감지하고 이의 신호를 보내 절단할 수 있도록 하는 감지센서(25) 및 절단기(24)와;
    상기 절단된 파이프 제품의 2차 성형체를 포장하는 포장기를 포함하여 이루어진 구성을 특징으로 하는 현무암 섬유사와 하이브리드 복합수지를 이용한 현무암 성형체 제조장치.
  9. 보빈에 권선된 현무암섬유사(10)와 현무암섬유사(10)를 하이브리드 복합수지에 침지시켜 코티하는 함침기(13)와;
    상기 하이브리드 복합수지에 코팅된 현무암섬유사(10)가 다수의 롤에 권선된 현무암직물(11)과 현무암직물(11) 사이에 인입되도록 중첩가이드 하는 중첩가이드(15)와;
    상기 중첩가이드(15)에서 중첩된 현무암섬유사(10)와 현무암직물(11)을 패널형상으로 1차 성형체(20)를 성형하는 설형틀(16)과;
    상기 패널형상으로 성형된 1차 성형체(20)를 표면이 판판하게 용융 및 가압하여 2차 성형체(30)를 패널형상으로 성형하는 가압프레스(26)와;
    상기 가압프레스(26)에서 용융가압된 2차 성형체(30)를 안정화시켜 변형되는 것을 방지토록 하는 제1안정기(19) 및 제2안정기(21)와;
    상기 제1안정기(19) 및 제2안정기(11)에서 안정화된 패널형태의 2차 성형체(30)를 당겨 이동되도록 하는 제1인출기(22) 및 제2인출기(23)와;
    상기 제2인출기(21)로부터 인출되는 패널형상의 2차 성형체(30)의 절단 길이를 감지하고 이의 신호를 받아 소정의 길이로 전단하는 감지센서(25) 및 절단기(24)와;
    상기 절단된 패널 형상의 2차 성형체(30)를 포장하는 포장기를 포함하는 구성을 특징으로 하는 현무암 섬유사와 하이브리드 복합수지를 이용한 현무암 성형체 제조방법 및 제조장치.
  10. 다수의 보빈에 권선된 현무암섬유사(10)를 수용된 하이브리드 복합수지에 침지시켜 코팅하는 함침기(13)와;
    상기 하이브리드 복합수지에 코팅된 현문암섬유사(10)를 중첩시켜 성형하고자 하는 철근직경에 대응되도록 중첩가이드 하는 복수의 중첩가이드(15)와;
    상기 중첩가이드(15)에서 중첩된 현무암섬유사(10)를 봉 형상의 성형체(30a)로 성형하는 성형틀(16)과;
    상기 성형틀(30a)에서 봉 형상으로 압출되는 성형체(30a) 외면에 현무암섬유사(10)를 권선하여 철근마디를 형성하는 1차 권선기(31)와;
    상기 현무암섬유사(10)를 권선하여 철근마디를 형성한 성형체(30a)의 융착성을 높이기 위해 히팅하는 1차히터(32)터 및 2차히터(34)와;
    상기 현무암섬유사(10)를 권선하여 철근마디를 형성한 성형체(30a)를 1차히터(32)터 및 2차히터(34) 히팅한 후 에어를 분출시켜 냉각하는 1차 냉각기(36)와;
    상기 1차 냉각기(36)에 의해 냉각된 성형체(30a)를 물로 살수시켜 냉각하는 수냉각기(37)와;
    상기 수냉각기(37)에서 살수냉각된 성형체(30a)에 잔류된 물기를 건조하는 동시에 에어냉각하는 2차 냉각기(38)와;
    상기 물기가 건조된 성형체(30a)를 당겨 이동되도록 하는 인출기(39)와;
    상기 인출기에 인출된 성형체(30a)를 안내하여 균일한 권선이 이루어지도록하는 슬라이드부재(40)와;
    상기 슬라이드부재(40)에 의해 권선 방향에 따라 안내되는 성형체(30a)를 권선하는 롤권선기(42)를 포함하는 구성으로 이루어져 현무암 철근을 성형할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 현무암 섬유사와 하이브리드 복합수지를 이용한 현무암 성형체 제조장치.
  11. 청구항 제2항, 제6항, 제7항중 어느 하나의 제조방법을 이용하여 제조된 현무암 성형체.
KR1020220125489A 2022-09-30 2022-09-30 현무암 섬유사와 하이브리드 복합수지를 이용한 현무암 성형체 제조방법 및 제조장치 KR20240046374A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220125489A KR20240046374A (ko) 2022-09-30 2022-09-30 현무암 섬유사와 하이브리드 복합수지를 이용한 현무암 성형체 제조방법 및 제조장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220125489A KR20240046374A (ko) 2022-09-30 2022-09-30 현무암 섬유사와 하이브리드 복합수지를 이용한 현무암 성형체 제조방법 및 제조장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240046374A true KR20240046374A (ko) 2024-04-09

Family

ID=90707650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220125489A KR20240046374A (ko) 2022-09-30 2022-09-30 현무암 섬유사와 하이브리드 복합수지를 이용한 현무암 성형체 제조방법 및 제조장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240046374A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101268929B1 (ko) 2011-07-18 2013-05-29 김선휘 현무암 섬유사를 이용한 현무암 요철직물원단의 제조방법 및 고강도 패널

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101268929B1 (ko) 2011-07-18 2013-05-29 김선휘 현무암 섬유사를 이용한 현무암 요철직물원단의 제조방법 및 고강도 패널

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104405962B (zh) 高强度玻璃钢管道及其生产方法
EP2384278B1 (en) Polyolefin coated fabric reinforcement and cementitious boards reinforced with same
CN102574336B (zh) 纤维复合材料及其制造方法
CN103476839B (zh) 包括纤维以及至少一种氯乙烯聚合物的复合材料的制造和用途
US20040009338A1 (en) Plastic rail system and other building products reinforced with polymer matrix composites
US20120077397A1 (en) Reinforcing carbon fibers and material containing the fibers
CN106938548A (zh) 纤维增强聚合物复合材料及其制备方法
CN101769421A (zh) 木质纤维复合工程材料及制品的生产方法
EP2292416B1 (en) Process for forming a fiber-reinforced product
US5134959A (en) Apparatus for coating fibers with thermoplastics
CN102672950A (zh) 一种复合型轨枕的连续生产方法及其设备
US5006373A (en) Method and apparatus for coating fibers with thermoplastics
KR20240046374A (ko) 현무암 섬유사와 하이브리드 복합수지를 이용한 현무암 성형체 제조방법 및 제조장치
DE69928741T2 (de) Armierungsgewebe für Bauwerke
SK2392002A3 (en) Method and device for making composite plates
EP0990626A1 (de) Kunststoffbeschichtetes Glas-Gittergewebe und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2017012802A1 (de) Werkstoff mit mindestens zweischichtiger hülle
DE102012204345A1 (de) Bandförmiger faserverstärkter Verbundwerkstoff und ein Verfahren zur Herstellung desselben
CN103009639B (zh) 连续玻纤布增强热塑性塑料片材的生产方法
DE10114708A1 (de) Verstärkungsmaterial mit volumisierten Fasern
MX2007006448A (es) Metodo para producir un elemento compuesto alargado aspero y tal elemento compuesto alargado aspero.
FI97114C (fi) Tasomainen huokoinen komposiittirakenne ja menetelmä sen valmistamiseksi
KR102366196B1 (ko) 현무암 섬유와 경화성 폴리우레탄을 이용한 복합성형물 제조방법 및 그 제조장치
US20170326834A1 (en) Textile reinforcement for pultrusion and method for the production thereof
US20190070802A1 (en) Smooth textile reinforcement for pultrusion, method and device for producing same, and use thereof in the manufacture of components using pultrusion