KR100368868B1 - 테프론 시트 부착형 전해조 개스킷과 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기분해를 위해 프레임과 전극판을 구비하는 전해조에서 기밀작용을 시켜주기 위해 사용되는 전해조 개스킷(gasket)과 그 제조 방법에 관한 것으로서, 전해조 개스킷은 고무 재질의 개스킷 몸체와 그 개스킷 몸체의 용액과 접촉되는 부분에 테프론 시트가 부착되어 있는 것을 특징으로 하고, 테프론 시트 부착형 전해조 개스킷의 제조 방법은 ⒜판상인 테프론 시트를 금형과 지그(jig)를 이용하여 제품 형상에 맞게 성형하고 표면을 에칭(etching)한 후 접착제를 도포하는 테프론 시트 성형 단계, ⒝성형된 테프론 시트와 미가류 재단 고무를 제품 형태의 예비 성형 지그에 넣은 후 30~70℃의 온도 상태에서 가압하여 일체 성형하는 예비 성형단계, 및 ⒞예비 성형된 테프론 시트와 고무의 성형물을 금형 내에서 다시 완전한 결합상태가 되도록 가압하는 최종 성형 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 고무 소재와 테프론 소재의 장점을 살려 기밀성과 내구성을 향상시킬 수 있고 고무의 화학반응에 따른 파티클(particle) 형성을 차단하여 설비의 운전 중 효율저하 및 전극판 막힘에 따른 설비 운전 정지 등을 방지할 수 있다.

Description

테프론 시트 부착형 전해조 개스킷과 그 제조 방법{Teflon sheet-attached gasket for electrolyzer and manufacturing method thereof}

본 발명은 전기분해를 위해 프레임과 전극판을 구비하는 전해조에서 기밀작용을 시켜주기 위해 사용되는 전해조 개스킷(gasket)에 관한 것이다.

일반적으로 전해조는 본체를 형성하는 프레임과 전극을 통과하는 전극판을 구비하고 있으며 그 프레임과 전극판의 사이에는 개스킷이 개재되어 기밀상태를 유지하게 된다.

전해조에 사용되는 개스킷은 보통 그 재질이 EPR 고무나 불소 고무 등 고무(rubber)로 이루어지거나 또는 테프론(teflon)으로 이루어진다. EPR 고무로 이루어진 개스킷의 경우 주로 EPDM이나 EPM이 사용되며, 테프론으로 이루어진 개스킷의 경우 PTFE가 주로 사용되나 경우에 따라 FEP, PVDF, PFA가 사용되기도 한다. 고무 또는 테프론 재질의 개스킷은 전해조의 형태에 따라 특정한 형태로 성형 제조되어 사용된다.

그런데, 이러한 종래의 개스킷은 그 재질이 고무와 테프론 중 어느 하나의 재질로만 단독적으로 이루어져 있기 때문에 몇 가지 문제점이 발생될 수 있다.

먼저, 재질로서 고무가 단독적으로 사용된 개스킷의 경우에는 기밀성 면에서 우수하나 전해조 내의 반응물의 화학작용 등으로 인하여 고무 본래의 성질을 잃고 그 수명을 다 할 뿐만 아니라 고무 표면에서 미세 입자가 분리 침전물을 형성하여 전극판 및 유체 경로 등을 막아 효율을 저하시키거나 생산 라인을 정지시키는 등의 문제를 유발할 수 있다.

그리고, 재질로서 테프론이 단독적으로 사용된 개스킷의 경우에는 내구성면에서 우수하나 압축과 신장이 반복적으로 이루어질 경우 변형이 발생하는 테프론 소재의 특성상 기밀작용의 한계점을 가지고 있다.

본 발명의 목적은 고무 재질의 개스킷이 가지고 있는 기밀성 면에서의 우수함과 테프론 재질의 개스킷이 가지고 있는 내구성면에서의 우수함을 효과적으로 이용할 수 있는 전해조 개스킷과 그 제조 방법을 제공하는 데에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 테프론 시트 부착형 전해조 개스킷의 일 실시예를 나타낸 사시도,

도 2는 도 1의 A-A'선에 따른 단면도,

도 3a와 도 3b는 제조 공정을 설명하기 위한 도면으로서, 도 3a는 성형된 테프론 시트의 사시도이고, 도 3b는 성형 지그에서 열가압이 이루어지는 상태를 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 전해조 개스킷 11: 개스킷 몸체

12: 테프론 시트(teflon sheet) 13: 돌출부

14: 개구부 20: 미가류 재단 고무

30: 성형 지그

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 테프론 시트(teflon sheet) 부착형 전해조 개스킷은 전해조의 프레임과 전극판 사이에 개재되어 기밀시키는 개스킷으로서, 고무 재질의 개스킷 몸체와 그 개스킷 몸체의 용액과 접촉되는 부분에 테프론 시트가 부착되어 있는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 테프론 시트를 "ㄷ"자로 형성하며 말단부가 내측으로 돌출되도록 하여 테프론 시트와 개스킷 몸체와의 결합력이 증가되도록 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 테프론 시트 부착형 전해조 개스킷의 제조 방법은

⒜판상인 테프론 시트를 금형과 지그(jig)를 이용하여 제품 형상에 맞게 성형하고 표면을 에칭(etching)한 후 접착제를 도포하는 테프론 시트 성형 단계,

⒝성형된 테프론 시트와 미가류 재단 고무를 제품 형태의 예비 성형 지그에 넣은 후 30~80℃의 온도 상태에서 가압하여 일체 성형하는 예비 성형단계, 및

⒞예비 성형된 테프론 시트와 고무의 성형물을 금형 내에서 다시 완전한 결합상태가 되도록 가압하는 최종 성형 단계

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 테프론 시트를 "ㄷ"자 형태로 성형하고 그 성형된 테프론 시트를 예비 성형 지그의 바닥면에 일체화시킨 후 미가류 재단 고무를 그 상부에 넣어 예열 가압하여 용액과 접촉되는 부분이 보호되도록 한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 테프론 시트 부착형 전해조 개스킷의 실시예를 소개하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 테프론 시트 부착형 전해조 개스킷의 일 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선에 따른 단면도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 테프론 시트 부착형 전해조 개스킷(10)은 용액이 통과하는 개구부(14)가 형성되어 있는 고무 재질의 개스킷 몸체(11)와 그 개스킷 몸체(11)의 개구부(14)에 노출되는 내측면에 테프론 시트(12)가 덮혀져 있는 형태의 구조이다.

테프론 시트(12)는 "ㄷ"자 형태로서 양 말단부에 마주보는 방향으로 볼록하게 돌출되어 형성된 돌출부(13)를 갖도록 되어 있다. 돌출부(13)와 "ㄷ"자 형태의 테프론 시트(12)가 개스킷 몸체(11)와의 결합에 의해 상호간에 결합력이 향상된다. 개구부(14)를 둘러싸도록 결합된 테프론 시트(12)는 전해조 내의 용액과 접촉되는 부분으로 그 특성상 용액과의 화학반응이 잘 일어나지 않게 된다. 그리고, 개스킷 몸체(11)는 용액과 접촉이 일어나지 않는 부분으로 고무의 특성상 우수한 기밀작용을 갖는다.

도 3a와 도 3b는 제조 공정을 설명하기 위한 도면으로서, 도 3a는 성형된 테프론 시트의 사시도이고, 도 3b는 성형 지그에서 열가압이 이루어지는 상태를 나타낸 단면도이다.

본 발명에 따른 테프론 시트 부착형 전해조 개스킷의 제조 방법은 크게 테프론 시트 성형 단계와 예비 성형 단계 및 최종 성형 단계의 세 단계로 구분될 수 있다.

먼저, 판상인 테프론 시트를 성형하여 전해조 개스킷의 제품 형상에 적합하도록 적절한 형태를 만들어주는 테프론 시트 성형 단계를 진행한다. 일반적으로 판상인 테프론 시트를 금형과 지그를 이용하여 전해조 개스킷의 용액과 접촉되는 부분이 되는 것과 개스킷 몸체와의 결합력 강화를 고려하여 도 3a와 같이 말단부가 마주보는 내측으로 볼록하게 돌출된 돌출부(13)를 갖도록 하여 "ㄷ"자 형태로 테프론 시트(12)를 만들어주고, 접착력을 갖도록 하기 위하여 표면을 암모니아 등의 에칭액으로 에칭한 후 프라이머(primer) 및 접착제를 도포하며, 제품의 길이에 맞도록 재단하고 밀봉한다. 성형된 테프론 시트(12)가 에칭된 후 공기중에서 반응이 일어나지 않도록 프라이머 및 접착제의 도포는 외형적인 성형이 완료된 후 곧바로 실시하는 것이 바람직하다. 여기서, 도포된 프라이머 및 접착제는 수지 필름 등으로 밀봉되어 결합력이 감소되지 않도록 함과 동시에 공기중에서의 반응이 일어나는 것을 방지하는 보호막의 역할을 하게 된다.

다음에 도 3b에 도시된 바와 같이 성형된 테프론 시트(13)와 미가류 재단 고무(20)를 제품 형태의 홈이 형성된 예비 성형 지그(30)에 넣은 후 가압하여 일체화시키는 예비 성형 단계를 진행한다. 테프론 시트(12)를 예비 성형 지그(30)의 바닥면에 일체화시킨 후 미가류 재단 고무(20)를 예비 성형 지그(30) 내에 넣은 후약 30~70℃의 온도에서 예열하여 가압한다. 이를 가압 일체 성형 방식이라고도 한다. 이때, 예비 성형 지그(30)는 제품의 각 주요 부위별로 분리한 후 본 제품의 두께보다 0.3~0.5㎜ 정도 크게 하되 테프론 시트의 면이 바닥면이 되도록 한다.

그리고나서 예비 성형된 테프론 시트와 고무의 성형물의 결합 상태를 증가시켜 강력한 결합력을 유지할 수 있도록 성형 금형으로 최종 성형 단계를 진행한다. 성형 금형은 개스킷의 개구부에 삽입되어 있다가 성형 금형의 개시 시점에 맞추어 외측으로 팽창되도록 하여 테프론 시트가 개스킷 몸체 쪽으로 약 2~3㎜ 테프론 시트 쪽으로 밀리면서 테프론 시트를 가압하여 예비 성형시 압착된 테프론 시트와 고무 사이의 결합력 및 형상을 보다 안정되게 해준다. 이때, 성형 금형을 테프론 시트의 중앙부에서부터 가장자리 쪽으로 압착하는 방식의 것을 사용하면 보다 안정적인 결합력을 갖게 할 수 있다. 이에 의해 테프론 시트와 개스킷 몸체 사이에서의 박리(剝離)현상 등이 방지된다.

이와 같은 실시예로 소개한 본 발명에 의한 전해조의 개스킷과 그 제조 방법은 고무의 기밀성과 고유 특성을 유지하면서 사용중인 용액에 의한 개스킷의 손상을 방지할 수 있도록 테프론이 부착되어 고무와 테프론의 2가지 소재의 장점을 효과적으로 이용할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 테프론 시트 부착형 전해조 개스킷은 위에 소개한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 중심사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.

이상에서 설명한 본 발명에 의한 테프론 시트 부착형 전해조 개스킷과 그 제조 방법에 따르면, 고무 소재와 테프론 소재의 장점을 살려 기밀성과 내구성을 향상시킬 수 있고 고무의 화학반응에 따른 파티클(particle) 형성을 차단하여 설비의 운전 중 효율저하 및 전극판 막힘에 따른 설비 운전 정지 등을 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 전해조의 프레임과 전극판 사이에 개재되어 기밀시키는 전해조 개스킷으로서, 상기 전해조 개스킷은 고무 재질의 개스킷 몸체와 그 개스킷 몸체의 용액과 접촉되는 부분에 테프론 시트가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 테프론 시트 부착형 전해조 개스킷.
2. 제 1항에 있어서, 상기 테프론 시트는 말단부가 돌출되어 돌출부가 형성된 "ㄷ"자 형태인 것을 특징으로 하는 테프론 시트 부착형 전해조 개스킷.
3. ⒜판상인 테프론 시트를 금형과 지그(jig)를 이용하여 제품 형상에 맞게 성형하고 표면을 에칭한 후 접착제를 도포하는 단계, ⒝성형된 테프론 시트와 미가류 재단 고무를 제품 형태의 예비 성형 지그에 넣은 후 30~70℃의 온도 상태에서 가압하여 일체 성형하는 예비 성형단계, 및 ⒞예비 성형된 테프론 시트와 고무의 성형물을 금형 내에서 다시 완전한 결합상태가 되도록 상기 테프론 시트를 고무쪽으로 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테프론 시트 부착형 전해조 개스킷의 제조 방법.