KR20150001159A - 섬유강화플라스틱 재질로 된 중공 관체의 제조장치 - Google Patents

섬유강화플라스틱 재질로 된 중공 관체의 제조장치 Download PDF

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Abstract

섬유강화플라스틱 재질로 된 중공 관체의 제조장치가 개시된다. 본 발명에 따른 섬유강화플라스틱 재질로 된 중공 관체의 제조장치는, 섬유강화플라스틱 소재로 된 다수의 섬유사를 공급하는 권취롤과, 상기 권취롤로부터 배출되는 다수의 섬유사가 관통되는 가이더로 구성된 소재공급부; 상기 다수의 섬유사가 외주면에 밀집되도록 원통지그가 형성되고, 원통지그의 양측에 배치되며 상기 다수의 섬유사가 통과되는 가이드금형; 상기 가이드금형에서 배출되는 원통형 다발의 외주면에 묶음사를 권취시켜 묶는 코일링부; 상기 묶음사가 코일링되어 견고하게 묶어진 원통형 다발의 외주면에 섬유강화플라스틱으로 된 보강사를 밀집시켜 감싸도록 하는 보강사 공급부; 상기 보강사가 외주에 밀착된 원통형 다발의 외주면에 수지를 공급하여 함침 및 코팅시키는 수지공급부; 상기 수지공급부에서 수지가 코팅된 원통형 다발를 가열하여 경화시켜 관체가 완성되는 가열금형; 상기 경화된 관체를 연속적으로 당겨주는 인장기; 상기 인장기를 통과한 관체를 일정 간격으로 절단하는 커팅기;를 포함하여 구성된다.
이에 따르면, 섬유강화플라스틱 다발을 중공을 갖는 원통형으로 권취시키고, 외면에 수지 코팅을 실시하여 친환경적이면서 우수한 성능을 발휘하는 섬유강화플라스틱 재질로 된 중공의 관체를 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.

Description

섬유강화플라스틱 재질로 된 중공 관체의 제조장치{FRP PIPE PRODUCING APPARATUS}
본 발명은 섬유강화플라스틱 재질로 된 중공 관체의 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 섬유강화플라스틱 다발을 중공을 갖는 원통형으로 권취시키고, 외면에 수지 코팅을 실시하여 친환경적이면서 우수한 성능을 발휘하는 섬유강화플라스틱 재질로 된 중공 관체의 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 주지된 바와 같이 강관은 일반적으로 저가의 탄소강 위주로 제조되어 왔으며 내식성을 위해 아연도금 및 도장 등으로 보완되어 사용되어 왔다.
또한 내식성이 우수한 수지계열의 관을 사용하였으나 열 경화와 환경 및 미관상의 이유로 스테인리스 관 등 위생적이고 고내식성인 자재의 관이 요구되며 이러한 고급소재관의 사용이 점차 증가하고 특수 용도로 고가의 소재를 사용하여야 하는 경우가 많아 졌다.
이러한 자재는 고가의 금속소재 이므로 박판으로 유체와 접촉부를 제작하고 외부는 화학물질과 전기부식등에 자유로운 합성수지계로 구성할 필요가 있었다.
국내 특허등록 제0721286호에는 "플라스틱 관체 압출금형 및 이를 이용한 관체 압출기"가 개시된 바 있다.
상기 선행기술을 살펴보면, 중공된 관체가 압출되도록 내부금형과 외부금형이 서로 이격되며 설치되는 플라스틱 관체 압출금형에 있어서, 상기 내부금형과 외부금형 사이에 위치하고, 상기 내부금형 또는 외부금형과 연결되며 종단면이 직각삼각형 형태로 되고 밑면이 관체 외측을 향하여 원주방향으로 소정 간격을 두고 좌우로 대칭되게 배치되며 관체의 길이방향으로 길게 형성된 다수개의 외측금형과, 상기 내부금형, 외부금형 또는 외측금형으로부터 선택되는 어느 하나와 연결되고 종단면이 이등변삼각형 형태로 되며 밑면이 관체 내측을 향하고 상기 외측금형의 빗면 사이에 일정간격으로 이격되게 배치되며 관체의 길이방향으로 길게 형성된 다수개의 내측금형으로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 플라스틱 관체 압출금형을 이용한 플라스틱 관체 압출기는 중공된 관체가 압출되도록 서로 이격되며 설치되는 내부금형 및 외부금형과, 플라스틱 관체 압출금형과, 내부금형과 외부금형 사이에 플라스틱 사출액을 분사하는 분사부로가 구비된 것과 관련된다.
한편 종래 기술에 따른 압출성형된 합성수지 관체는 제조공정이 복잡하여 생산단가가 상승되며, 내구성이 약하여 고압에서는 견디지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 섬유강화플라스틱 다발을 중공을 갖는 원통형으로 권취시키고, 외면에 수지 코팅을 실시하여 친환경적이면서 우수한 성능을 발휘하는 섬유강화플라스틱 재질로 된 중공 관체의 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적은, 섬유강화플라스틱 소재로 된 다수의 섬유사를 공급하는 권취롤과, 상기 권취롤로부터 배출되는 다수의 섬유사가 관통되는 가이더로 구성된 소재공급부; 상기 다수의 섬유사가 외주면에 밀집되도록 원통지그가 형성되고, 원통지그의 양측에 배치되며 상기 다수의 섬유사가 통과되는 가이드금형; 상기 가이드금형에서 배출되는 원통형 다발의 외주면에 묶음사를 권취시켜 묶는 코일링부; 상기 묶음사가 코일링되어 견고하게 묶어진 원통형 다발의 외주면에 섬유강화플라스틱으로 된 보강사를 밀집시켜 감싸도록 하는 보강사 공급부; 상기 보강사가 외주에 밀착된 원통형 다발의 외주면에 수지를 공급하여 함침 및 코팅시키는 수지공급부; 상기 수지공급부에서 수지가 코팅된 원통형 다발를 가열하여 경화시켜 관체가 완성되는 가열금형; 상기 경화된 관체를 연속적으로 당겨주는 인장기; 상기 인장기를 통과한 관체를 일정 간격으로 절단하는 커팅기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 재질로 된 중공 관체의 제조장치에 의해 달성될 수 있다.
상기 소재공급부의 가이더는 다수의 구멍이 종,횡방향으로 형성되어 섬유사가 관통되면서 다수개의 가닥으로 인출되도록 하고, 상기 다수의 구멍은 원형 또는 사각형으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 가이드금형은 원통지그의 양단부에 각기 부착된 전면판과 후면판으로 구성되고, 상기 전면판에는 섬유사 가닥이 통과되도록 다수개의 통공이 형성되며, 전면판에 형성된 통공은 원통지그의 외주에 대응되게 형성되고, 상기 후면판에 전면판을 통과하여 원통지그의 외주면에 밀착된 섬유사 다발이 통과될 수 있는 원형슬릿이 형성되도록 플랜지가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 코일링부는 가이드금형의 일측에 형성되어 원통형 다발이 통과되는 안내관체; 상기 안내관체의 외주에 장착된 판재; 상기 판재에 다수로 형성되며 상기 안내관체의 외주에 원주방향으로 배열되며 묶음사를 인출시켜 상기 원통형 다발의 외주에 권취시켜 묶는 복수개의 묶음사 권취롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 안내관체의 외주에는 상기 복수개의 묶음사 권취롤러에서 인출된 묶음사가 관통되어 안내되는 복수의 안내링이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 보강사 공급부는, 코일링부의 양측에 각기 형성되며 보강사가 다수로 관통되는 홀이 형성된 보강사 가이드; 상기 보강사 가이드의 일측에 형성되며 상기 코일링부에서 코일링 되어 인출되는 원통형 다발이 통과되는 관통부가 중앙에 형성되고, 상기 관통부의 외주에 형성되어 상기 보강사가 통과되는 관통홀이 다수 형성된 보강사 집적부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 섬유강화플라스틱 다발을 중공을 갖는 원통형으로 권취시키고, 외면에 수지 코팅을 실시하여 친환경적이면서 우수한 성능을 발휘하는 섬유강화플라스틱 재질로 된 중공의 관체를 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한 제조되는 중공의 관체는 내겹과 외겹의 이중겹 구조를 가지게 됨으로써 인장강도 및 내구성이 월등히 향상될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 섬유강화플라스틱 재질로 된 중공 관체의 제조장치를 나타낸 평면도,
도 2는 도 1에서 '소재공급부'를 나타낸 도면대용사진,
도 3은 도 1에서 '가이드금형'을 나타낸 도면대용사진,
도 4는 도 1에서 '코일링부' 및 '보강사 가이드'를 나타낸 도면대용사진,
도 5는 도 1에서 '보강사 가이드'를 나타낸 도면대용사진,
도 6은 도 1에서 '수지공급부' 및 '가열금형'을 나타낸 도면대용사진.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명에 따른 섬유강화플라스틱 재질로 된 중공 관체의 제조장치를 나타낸 평면도, 도 2는 도 1에서 '소재공급부'를 나타낸 도면대용사진, 도 3은 도 1에서 '가이드금형'을 나타낸 도면대용사진, 도 4는 도 1에서 '코일링부' 및 '보강사 가이드'를 나타낸 도면대용사진, 도 5는 도 1에서 '보강사 가이드'를 나타낸 도면대용사진, 도 6은 도 1에서 '수지공급부' 및 '가열금형'을 나타낸 도면대용사진이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 섬유강화플라스틱 재질로 된 중공 관체의 제조장치는, 합성수지 소재로 된 다수의 섬유사(100)를 공급하는 권취롤(12)과, 상기 권취롤(12)로부터 배출되는 다수의 섬유사(100)가 관통되는 가이더(14)로 구성된 소재공급부(1); 상기 다수의 섬유사(100)가 외주면에 밀집되도록 원통지그(21)가 형성되고, 원통지그(21)의 양측에 배치되며 상기 다수의 섬유사(100)가 통과되는 가이드금형(2); 상기 가이드금형(2)에서 배출되는 원통형 다발(200)의 외주면에 묶음사(300)를 권취시켜 묶는 코일링부(3); 상기 묶음사(300)가 코일링되어 견고하게 묶어진 원통형 다발(200)의 외주면에 섬유강화플라스틱으로 된 보강사(400)를 밀집시켜 감싸도록 하는 보강사 공급부(4); 상기 보강사(400)가 외주에 밀착된 원통형 다발(200)의 외주면에 수지를 공급하여 함침 및 코팅시키는 수지공급부(5); 상기 수지공급부(5)에서 수지가 코팅된 원통형 다발(200)을 가열하여 경화시켜 관체(P)가 완성되는 가열금형(6); 상기 경화된 관체(P)를 연속적으로 당겨주는 인장기(7); 상기 인장기(7)를 통과한 관체(P)를 일정 간격으로 절단하는 커팅기(미도시);를 포함하여 구성된다.
섬유사(100)는 섬유강화플라스틱(FRP)이 적당하고, 특히 CFM(Continuous Filament Mat)이 바람직하다.
CFM은 불포화폴리에스테르를 기재로 하여 유리섬유사가 강도향상을 위해 엉키듯 혼합되어 있는 제품을 의미한다.
다수의 섬유사(100)는 가이더(14)를 통과하면서 많은 가닥으로 분리되는데, 가이더(14)에는 다수의 구멍이 종,횡방향으로 형성되어 섬유사(100)가 관통되면서 다수개의 가닥으로 인출되도록 하고, 상기 다수의 구멍은 원형 또는 사각형으로 이루어진다.
가이드금형(2)은 가이더(14)를 통과한 다수의 섬유사(100)를 한군데로 모아 원통형 다발(200)을 구현하기 위한 것으로, 다수의 섬유사(100)가 외주에 밀착되는 원통지그(21)가 중심부에 형성되고, 원통지그(21)의 양단부에 각기 부착된 전면판(22)과 후면판(23)으로 구성된다.
또 상기 전면판(22)에는 섬유사 가닥이 통과되도록 다수개의 통공이 형성되며, 전면판(22)에 형성된 통공은 원통지그(21)의 외주에 대응되게 형성된다.
그리고 상기 후면판(23)에 전면판(22)을 통과하여 원통지그(21)의 외주면에 밀착된 섬유사 다발이 통과될 수 있는 원형슬릿(미도시)이 형성되도록 플랜지(24)가 형성된다.
따라서 다수의 섬유사(100)가 전면판(22)의 다수개의 통공을 통과하면서 인출되어 원통지그(21)의 외주면에 밀착되고, 후면판(23)의 플랜지(24)와 원통지그(21) 사이에 형성된 원형슬릿을 통과하면서 더욱 조밀해지면서 원통지그(21)의 외주면에 밀착되어 후면판(23)을 통과한 후에는 원통형 다발(200)이 이루어지게 된다.
이렇게 형성된 원통형 다발(200)은 코일링부(3)를 통과하면서 외주면에 묶음사(300)가 나선방향으로 권취됨으로써 다발이 견고하게 묶여지게 된다.
상기 코일링부(3)는 도 4에 도시된 바와 같이, 가이드금형(2)의 일측에 형성되어 원통형 다발(200)이 통과되는 안내관체(31); 상기 안내관체(31)의 외주에 장착된 판재(32); 상기 판재(32)에 다수로 형성되며 상기 안내관체(31)의 외주에 원주방향으로 배열되며 묶음사(300)를 인출시켜 상기 원통형 다발(200)의 외주에 권취시켜 묶는 복수개의 묶음사 권취롤러(33)를 포함하여 구성된다.
안내관체(31)는 내측의 중공이 원통형 다발(200)보다 크게 형성됨으로써 원통형 다발(200)이 내주면에 닿지 않게 통과될 수 있도록 하였다.
그리고 원통형 관체(P)가 안내관체(31)를 통과하자마자 묶음사(300)가 외주면에 균일하게 권취됨으로써 원통형 관체(P)는 안내관체(31)의 내주면과 이격되도록 하여 이물질이 묻지 않게 되고, 아울러 마찰이 없는 상태이므로 이동이 원활하게 진행될 수 있다.
상기 안내관체(31)의 외주에는 상기 복수개의 묶음사 권취롤러(33)에서 인출된 묶음사(300)가 관통되어 안내되는 복수의 안내링(36)이 형성되는데, 이들 복수의 안내링(36)은 안내관체(31)의 외주에 등간격으로 형성됨으로써 묶음사(300)가 편중됨이 없이 균등하게 코일링될 수 있도록 하였다.
상기 보강사 공급부(4)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 코일링부(3)의 양측에 각기 형성되며 보강사(400)가 다수로 관통되는 홀(410)이 형성된 보강사 가이드(41); 상기 보강사 가이드(41)의 일측에 형성되며 상기 코일링부(3)에서 코일링 되어 인출되는 원통형 다발(200)이 통과되는 관통부가 중앙에 형성되고, 상기 관통부의 외주에 형성되어 상기 보강사(400)가 통과되는 관통홀이 다수 형성된 보강사 집적부(44)를 포함하여 구성된다.
보강사 가이드(41)는 코일링부(3)의 양측 판재에 각기 부착된 판상체이며, 이 판상체에 보강사(400)가 통과되도록 다수의 홀(410)이 형성된다.
양측의 보강사 가이드(41)에서 각기 통과되어 인출되는 다발 형태의 보강사(400)가 보강사 집적부(44)의 관통홀을 통과하면서 원통형 다발(200)의 외주면에 밀착된다.
수지공급부(5)는 보강사(400)가 외주에 밀착된 원통형 다발(200)의 외주면에 수지를 공급하여 함침 및 코팅시킨다.
수지공급부(5)는 함체의 내부를 원통형 다발(200)이 통과되도록 하고, 그 외부에 수지를 공급하여 경화시킬 수 있도록 노즐(미도시)이 다수 형성되며, 각 노즐에 함침용수지가 공급된다.
함침용수지는 액상의 우레탄수지, 불포화에스테르수지, 에폭시수지 또는 페놀수지 등이 사용되며, 이외에도 다양한 합성수지를 원료로 사용할 수 있음은 당연하다.
함침용수지가 함침된 원통형 다발로 된 관체는 가열금형(6)을 통과하면서 고온으로 가열되어 경화된다.
가열금형(6)의 후단에는 인장기(7)가 설치되고, 인장기(7)는 가열금형(6)을 통과한 관체(P)를 연속적으로 잡아당긴다.
이후 관체(P)는 커팅기(미도시)에서 적정한 길이로 절단된다.
따라서 본 발명에 따르면, 다수개의 섬유사 다발을 원통형상으로 집적한 후 외주에 묶음사(300)를 감아 묶은 다음 보강사(400)를 외측에 다시 부착시켜 2겹의 층을 갖도록 한다.
그런 후에 가장 외면에 수지를 코팅시켜 표면을 매끄럽게 하면서 내부의 다수 가닥으로 형성된 섬유사(100) 및 보강사(400)들의 틈새로 수지가 함침되어 밀봉상태가 될 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
1 : 소재공급부 2 : 가이드금형
3 : 코일링부 4 : 보강사 공급부
5 : 수지공급부 6 : 가열금형
7 : 인장기 31 : 안내관체
32 : 판재 33 : 권취롤러
41 : 보강사 가이드 44 : 보강사 집적부

Claims (6)

  1. 섬유강화플라스틱 소재로 된 다수의 섬유사를 공급하는 권취롤과, 상기 권취롤로부터 배출되는 다수의 섬유사가 관통되는 가이더로 구성된 소재공급부;
    상기 다수의 섬유사가 외주면에 밀집되도록 원통지그가 형성되고, 원통지그의 양측에 배치되며 상기 다수의 섬유사가 통과되는 가이드금형;
    상기 가이드금형에서 배출되는 원통형 다발의 외주면에 묶음사를 권취시켜 묶는 코일링부;
    상기 묶음사가 코일링되어 견고하게 묶어진 원통형 다발의 외주면에 섬유강화플라스틱으로 된 보강사를 밀집시켜 감싸도록 하는 보강사 공급부;
    상기 보강사가 외주에 밀착된 원통형 다발의 외주면에 수지를 공급하여 함침 및 코팅시키는 수지공급부;
    상기 수지공급부에서 수지가 코팅된 원통형 다발를 가열하여 경화시켜 관체가 완성되는 가열금형;
    상기 경화된 관체를 연속적으로 당겨주는 인장기;
    상기 인장기를 통과한 관체를 일정 간격으로 절단하는 커팅기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 재질로 된 중공 관체의 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소재공급부의 가이더는 다수의 구멍이 종,횡방향으로 형성되어 섬유사가 관통되면서 다수개의 가닥으로 인출되도록 하고, 상기 다수의 구멍은 원형 또는 사각형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 재질로 된 중공 관체의 제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가이드금형은
    원통지그의 양단부에 각기 부착된 전면판과 후면판으로 구성되고,
    상기 전면판에는 섬유사 가닥이 통과되도록 다수개의 통공이 형성되며, 전면판에 형성된 통공은 원통지그의 외주에 대응되게 형성되고,
    상기 후면판에 전면판을 통과하여 원통지그의 외주면에 밀착된 섬유사 다발이 통과될 수 있는 원형슬릿이 형성되도록 플랜지가 형성된 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 재질로 된 중공 관체의 제조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 코일링부는
    가이드금형의 일측에 형성되어 원통형 다발이 통과되는 안내관체;
    상기 안내관체의 외주에 장착된 판재;
    상기 판재에 다수로 형성되며 상기 안내관체의 외주에 원주방향으로 배열되며 묶음사를 인출시켜 상기 원통형 다발의 외주에 권취시켜 묶는 복수개의 묶음사 권취롤러;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 재질로 된 중공 관체의 제조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 안내관체의 외주에는 상기 복수개의 묶음사 권취롤러에서 인출된 묶음사가 관통되어 안내되는 복수의 안내링이 형성된 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 재질로 된 중공 관체의 제조장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보강사 공급부는
    코일링부의 양측에 각기 형성되며 보강사가 다수로 관통되는 홀이 형성된 보강사 가이드;
    상기 보강사 가이드의 일측에 형성되며 상기 코일링부에서 코일링 되어 인출되는 원통형 다발이 통과되는 관통부가 중앙에 형성되고, 상기 관통부의 외주에 형성되어 상기 보강사가 통과되는 관통홀이 다수 형성된 보강사 집적부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 재질로 된 중공 관체의 제조장치.
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