KR100543189B1

KR100543189B1 - 펌프 부품을 구성하는 레진콘 조성물 및 이를 이용한 펌프 부품의 제조방법

Info

Publication number: KR100543189B1
Application number: KR1020030064339A
Authority: KR
Inventors: 최춘선
Original assignee: 최춘선
Priority date: 2003-09-17
Filing date: 2003-09-17
Publication date: 2006-01-20
Also published as: KR20050028075A

Abstract

본 발명은 불포화 폴리에스테르 수지 11 내지 13 중량%, 무기 충전재인 탄산칼슘 9 내지 11 중량%, 미립 모래 48 내지 58 중량%, 골재 18 내지 22 중량%, 철선 4 내지 6 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 펌프 부품을 구성하는 레진콘 조성물 및 이를 이용한 펌프 부품의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 레진콘 조성물을 소재로 한 펌프 부품의 제조 방법은 ⅰ) 생산품 형틀을 청소하는 단계, ⅱ) 형틀에 탈형유를 도포하는 단계, ⅲ) 제조품 형틀을 조립하는 단계, ⅳ) 레진콘 투입 및 진동을 가하는 단계, ⅴ) 양생하는 단계, ⅵ) 탈형하는 단계, ⅶ) 제품에 형성된 탈구를 제거하는 제품가공 및 완성단계로 이루어진다.

본 발명의 레진콘 조성물을 소재로 한 펌프 부품은 종래의 특수 금속소재의 펌프 부품에 비하여 무게가 경량이고, 내식성과 내약품성이 뛰어나고 인장강도와 내충격성 및 내구성의 기계적 성질이 우수하여 펌프의 케이싱과 임펠러의 부품을 만들 수 있는 레진콘을 제공할 수 있으며 고정부나 진동의 영향을 적게 받는 부위의 부품에도 적용할 수 있다.

특히 본 발명의 레진콘을 소재로 한 펌프의 케이싱과 임펠러를 제조함으로써, 시멘트를 사용하지 않아 분진의 발생이 없어 작업성을 좋게 하고, 원재료 및 몰드 비용 등을 상대적으로 줄여서 제조원가를 절감할 수 있도록 하며, 뿐만 아니라 부식 등으로 인한 오염을 줄일 수 있으므로 친환경적인 부품을 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 레진콘은 식품산업과 제약산업 등의 위생적인 이송을 요구하는 펌프에 적용하면 알칼리와 산성의 약품에 강하기 때문에 위생적인 이송이 가능한 효과가 있다.

펌프, 케이싱, 임펠러, 레진콘, 콘크리트, 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 탄산칼슘, 미립 모래, 골재, 철선

Description

펌프 부품을 구성하는 레진콘 조성물 및 이를 이용한 펌프 부품의 제조방법{A manufacturing process pump parts using the resin concrete composition and the resin concrete composition}

도 1은 본 발명의 레진콘의 제조공정도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100: 생산품 형틀청소 200: 탈형유 도포

300: 제조품 형틀조립 400: 레진콘 투입 및 진동

500: 양생 600: 탈형

700: 제품가공 및 완성

본 발명은 펌프의 부품중 진동의 영향을 가장 적게 받는 케이싱과 임펠러를 레진콘 조성물로 제조하는 것을 특징으로 하는 펌프 부품을 구성하는 레진콘 조성물 및 이를 이용한 펌프 부품의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 종래에 정밀화학공업 등에 사용되고 있는 내식성과 내약품성 및 내알칼리 펌프의 주요부품인 펌프 케이싱과 임펠러 등은 현재까지 대부분 특수 금속소재(스텐인리스강, 해스텔로이, 고 Cr강)를 사용하거나 폴리비닐리덴폴로라이드(PVDF), 에틸렌 공중합체(ETFE)등 내식성 수지를 금속소재 내에 몰딩 또는 라이닝 처리하여 제조 및 제작하고 있다.

그러나 이때 사용되고 있는 금속소재는 고가이면서 주조 및 가공 작업성 등이 어려울 뿐만 아니라 국내 소재산업의 낙후로 인하여 대부분 수입에 의존하고 있으며, 내식용 수지를 사용하여 몰딩 또는 라이닝을 하는 경우에는 작업성이 매우 어려워서 불량률이 높고 보수도 힘들며 환경적인 측면에서도 부정적인 영향을 끼치고 있는 실정이다.

또한 금속소재를 이용하여 펌프의 케이싱과 임펠러를 제작하는 제조공정은 ⅰ) 주조하고자 하는 목형 및 주형의 형틀을 제작하는 단계, ⅱ) 상기 주형에 용융된 소재를 주입하는 단계, ⅲ) 상기 주형에서 응고된 주조물을 생성하기 위하여 주형을 철거하는 단계, ⅳ) 상기 생성된 주조물에 붙어 있는 탈사 및 탕구를 제거하는 단계, ⅴ) 주조물 완성 단계로 이루어진 금속소재의 제조공정은 고온 상태에서 작업이 수행되기 때문에 작업성에 어려움이 있으며, 또한 가스 배출 및 주물유동성 을 고려하여 탕구 등의 설치가 요구되며, 콘크리트의 제조공정에 비해 주조물의 수축율을 고려하여야 하기 때문에 주조용 설계 단계를 거쳐야 하고, 금속재료를 사용하기 때문에 수지와 미립 모래, 골재 등으로 만든 레진콘에 비해 10배 이상 제조원가가 소요되어 제조원가 측면에서 경쟁력이 떨어지는 문제가 있었다.

일반적으로 시멘트, 모래, 자갈 등을 물로 혼합한 것을 시멘트 콘크리트라 하고, 시멘트와 물은 사용하지 않고 수지와 골재, 미립 모래 등으로만 혼합한 것을 레진콘이라 하는데, 레진콘은 기존 시멘트 콘크리트에서 발생되는 균열이나 물리적 강도의 약화와 내충격성의 약화를 보완할 목적으로 연구 및 실험이 끊임없이 진행되고 있다.

상기와 같이 제조된 레진콘은 고강도, 내충격성, 내약품성, 절연성, 수밀성이 양호하며, 철근과의 부착력이 우수함으로 주로 건설 또는 건축자재로 많이 사용되고 있다.

최근 들어 레진콘을 공작기계의 감쇠 구조물의 베이스(base)에 적용시킨 사례가 있다. 그러나 레진콘을 이용하여 펌프의 부품중 진동을 가장 적게 받는 케이싱과 임펠러를 제조하는 방법 및 그 조성물은 없는 실정에 있다.

따라서 본 발명은 펌프의 부품중 진동의 영향을 가장 적게 받는 케이싱과 임펠러를 레진콘으로 제조하는 제조방법 및 그 조성물에 관한 것으로서, 내식성과 내약품성이 뛰어나고 인장강도와 내충격성 및 내구성이 우수한 케이싱과 임펠러의 부품을 만들 수 있는 것을 특징으로 하는 레진콘 조성물을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 레진콘 조성물을 소재로 한 펌프의 케이싱과 임펠러를 제조함으로써, 시멘트를 사용하지 않아 분진의 발생이 없어 작업성을 좋게하고, 원재료 및 몰드 비용 등을 상대적으로 줄여서 제조원가를 절감할 수 있도록 하며, 뿐만 아니라 부식 등으로 인한 오염을 줄일 수 있으므로 친환경적인 부품을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 레진콘은 알칼리와 산성의 약품에 강하기 때문에 위생적인 이송이 요구되는 식품산업과 제약산업 등의 위생적인 이송을 요구하는 펌프에 적용함을 그 목적으로 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 사용되는 불포화 폴리에스테르 수지의 함량은 11 내지 13 중량%로서, 경화시간을 광범위하게 조절할 수 있고, 매우 단시간에 경화시킬 수도 있는 등의 이점이 있으며, 함량이 11 중량% 미만일 경우에는 수지와 미립모래 및 골재간의 접착력과 결합력이 떨어지게 되고, 13 중량% 초과할 경우에는 조성물의 강도가 저하된다.

무기 충전재로서 탄산칼슘의 함량은 9 내지 11 중량%로, 9 중량% 미만이면, 점성이나 유동성에 변화가 생기고, 11 중량% 초과하면 작업성이 불량하게 되고, 경화 후에도 강도가 저하되는 등의 문제점이 발생한다.

본 발명에서 무기 충전재로는 탄산칼슘 대신 플라이 애쉬, 실리카, 클레이, 탈크, 수산화알루미늄, 이산화티탄 등으로부터 한가지 또는 그 이상을 선택하여 사용하여도 된다.

미립모래의 함량은 48 내지 58 중량%로, 미립모래의 함량이 48 중량% 미만이면 고밀도의 조성물을 얻을 수 없고, 58 중량% 초과하면 레진콘 조성물이 경화시 균열이 생길 수 있으며 충격 강도가 저하된다.

이때 사용되는 미립모래는 직경 2~3 ㎜ 미립모래 대 직경 4~5 ㎜ 미립모래의 함량비가 45 내지 55 중량% 대 45 내지 55 중량%로 혼합하여 사용한다.

골재의 함량은 18 내지 22 중량%로, 물리적, 화학적 작용에 대하여 구조물을 안정적으로 유지시키는 작용을 하고, 값이 싼 골재를 혼합하여 구조물을 축조하므로 경제성이 있으며, 결합제가 온도 변화 등에 의하여 부피 또는 성질변화가 많을 경우 골재의 안정적 성질로 구조물의 변형을 방지하고, 기타 구조물의 산화, 변형, 침식장용에 저항하여 구조물의 내구성을 연장시킬 수 있다. 이 때 사용 함량이 18 중량% 미만이면, 고강도와 고밀도의 우수한 조성물을 얻을 수 없고, 22 중량% 초과하면, 골재와 수지 사이의 결합이 충분하지 못하여 충격강도가 저하된다.

본 발명에서 사용 가능한 골재로는 자갈, 모래, 규사, 안산암, 석회암의 쇄석 등으로 부터 한가지 또는 그 이상을 선택하여 사용하여도 된다. 골재의 직경은 8~10 ㎜인 것이 바람직하다.

철선의 함량은 4 내지 6 중량%로, 금형 형태의 철망으로 금형 형틀의 내부에 삽입하여 사용하게 된다.

또한 본 발명에서는 경도를 높이기 위하여 유리섬유를 사용할 수 있는데, 이 때 본 발명의 조성물 함량은 불포화 폴리에스테르 수지 10 내지 12 중량%, 무기 충전재인 탄산칼슘 8 내지 10 중량%, 미립 모래 43 내지 53 중량%, 골재 17 내지 19 중량%, 철선 4 내지 5 중량%, 유리섬유 8 내지 12 중량%로 이루어지게 된다.

상기와 같은 본 발명의 레진콘 조성물을 소재로 한 부품의 조성물에는 경화 제나 경화촉진제를 상기 레진콘 조성물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 0.1 중량% 첨가하는데, 함량이 0.01 중량% 미만이면, 경화가 잘 이루어지지 않고, 0.1 중량% 초과하면, 초경화로 인하여 크랙(crack)이 발생한다.

본 발명에서 레진콘 조성물을 소재로 한 펌프 부품을 제조하기 위한 제조 공정을 첨부된 도면을 중심으로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 레진콘 조성물을 소재로 한 펌프 부품의 제조 공정도에 관한 것으로서, 다음 방법에 의해 펌프 부품이 제조되어진다.

ⅰ) 제조하고자 하는 제품의 표면정도를 높이기 위해서 불순물 및 이형물질을 제거하는 생산품 형틀청소 단계(100);

ⅱ) 제조하려는 제품의 형틀(금형) 내부에 레진콘과 형틀 표면에 부착되는 접착성을 제거하기 위해 탈형유 도포단계(200);

ⅲ) 상기 생산품 형틀청소 단계(100)와 탈형유 도포단계(200)의 공정을 마친 후 형틀의 외형 조립을 완벽히 맞추는 형틀 조립단계(300)와;

ⅳ) 제조품의 형틀에 원재료를 투입하여 형틀의 내부에 충분한 충전을 가하는 진동장치와 함께 형틀의 다이 상부에 원료를 투입하는 레진콘 조성물의 투입 및 진동 단계(400)와;

ⅴ) 형틀에 투입된 레진콘의 제품을 양생실에 70 내지 90℃의 온도를 가하여 레진콘의 경도를 증대시키는 양생단계(500)와;

ⅵ) 상기 양생단계(500)의 공정을 마친 후 완성된 제품을 형틀에서 분리시키는 탈형 단계(600)와;

ⅶ) 제품의 표면에 형성된 탈구를 제거하여 제품을 완성하는 제품가공 및 완성 단계(700);

로 제조되어진다.

상기와 같은 ⅳ) 단계 공정에서 투입되는 레진콘 조성물은 폴리에스테르 수지 11 내지 13 중량%, 무기 충전재인 탄산칼슘 9 내지 11 중량%, 미립 모래 48 내지 58 중량%, 골재 18 내지 22 중량%, 철선 4 내지 6 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레진콘 조성물 또는 불포화 폴리에스테르 수지 10 내지 12 중량%, 무기 충전재인 탄산칼슘 8 내지 10 중량%, 미립 모래 43 내지 53 중량%, 골재 17 내지 19 중량%, 철선 4 내지 5 중량%, 유리섬유 8 내지 12 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레진콘 조성물을 사용하며,
상기 미립모래는 직경 2~3 ㎜ 미립모래 대 직경 4~5 ㎜ 미립모래의 함량비가 45 내지 55 중량% 대 45 내지 55 중량%로 혼합하여 사용하고, 상기 골재는 직경이 8~10 ㎜인 것을 사용한다.
그리고 제조공정에서 ⅳ) 레진콘 투입 및 진동을 가하는 단계에서 미소하나마 미립 모래와 수지의 비중 차이로 인하여 수지가 제품의 내벽에 도포가 되는데 이 때 필요에 따라 ⅴ) 양생하는 단계 후에 2차로 수지를 라이닝 또는 도포하여 두께를 두껍게 할 수도 있으며, 양생실의 온도는 70 내지 90℃로, 온도가 70℃ 미만일 경우에는 양생하는데 시간이 오래 걸리게 되어 금형 회수율이 떨어지게 되고, 90℃를 초과할 경우에는 크랙(crack)이 발생하게 된다.

상기와 같은 레진콘의 조성물은 상기 제조공정을 거치게 됨으로써, 인장강도 와 내충격성 및 내구성을 갖추게 되어 기계적 강성이 뛰어난 펌프의 케이싱과 임펠러의 부품으로 사용될 수 있다.

상기 레진콘은 그 배합비율 및 충진방법에 따라서 강도의 조절이 가능하여 사용되는 적용범위는 다양하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하겠는바, 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1 내지 3)

본 발명의 레진콘 조성물을 소재로 한 펌프 부품은 다음 [표 1]에 나타낸 성분 및 함량으로 제조하여 기계적 물성과 화학적 처리한 시험 결과를 [표 2]에 나타내었다.

[표 1]

(단위 : 중량부)

구분		실시예
구분		1	2	3
불포화 폴리에스테르수지		13	12	11
탄산칼슘		11	10	9
미립모래	2~3 ㎜	25	25	25
미립모래	4~5 ㎜	25	30	33
골재		22	19	18
철선		4	4	4

[표 2]

구분	실시예
구분	1	2	3
압축강도¹⁾(㎏/㎠)	800	1500	1200
인장강도²⁾(㎏/㎠)	90	140	120
휨강도³⁾(㎏/㎠)	971	974	972
충격강도⁴⁾(㎏/㎝)	33	35	30
40% HNO₃ ⁵⁾	영향없음	영향없음	영향없음
40% NaOH⁶⁾	영향없음	영향없음	영향없음

1) 압축강도 : KS F 2481의 방법으로 측정

2) 인장강도 : KS F 2480의 방법으로 측정

3) 휨 강도 : KS F 2482의 방법으로 측정

4) 충격강도 : KS M 3015의 방법으로 측정

5) 40% HNO₃에 240시간 동안 함침시켜 안정성을 육안으로 측정

6) 40% NaOH에 240시간 동안 함침시켜 안정성을 육안으로 측정

상기 [표 2]에서 보는바와 같이 [표 1]의 조성물로 제조된 실시예 1 내지 3은 기존 시멘트 콘크리트가 압축강도(100~400 ㎏/㎠), 인장강도(20~70 ㎏/㎠), 휨강도(10~40 ㎏/㎠)인 것에 비하여 높은 압축강도와 인장강도, 휨강도를 나타낼 뿐만 아니라 금속소재를 사용하지 않음으로써 산, 알칼리 등의 약품에 대하여 우수한 내식성과 내약품성을 갖게 됨을 알 수 있다.

본 발명은 펌프의 부품중 진동의 영향을 가장 적게 받는 케이싱과 임펠러를 레진콘으로 제조하여 무게가 경량이고, 압축강도가 우수하며, 높은 인장강도와 휨강도를 가짐으로 기계적 성질에 있어서 고정부나 진동의 영향을 적게 받는 부위의 부품에 적용할 수 있는 레진콘 조성물을 제공할 수 있다.

특히 본 발명의 레진콘을 소재로 한 펌프의 케이싱과 임펠러를 제조함으로써, 시멘트를 사용하지 않아 분진의 발생이 없어 작업성을 좋게하고, 원재료 및 몰드 비용 등을 상대적으로 줄여서 제조원가를 절감할 수 있도록 하며, 뿐만 아니라 부식 등으로 인한 오염을 줄일 수 있으므로 친환경적인 부품을 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 레진콘은 알칼리와 산성의 약품에 강하기 때문에 위생적인 이송이 요구되는 식품산업과 제약산업 등의 위생적인 이송을 요구하는 펌프에 적용할 수 있다.

Claims

불포화 폴리에스테르 수지 11 내지 13 중량%, 무기 충전재인 탄산칼슘 9 내지 11 중량%, 미립 모래 48 내지 58 중량%, 골재 18 내지 22 중량%,철선 4 내지 6 중량%로 이루어지고,

상기 미립모래는 직경 2~3 ㎜ 미립모래 대 직경 4~5 ㎜ 미립모래의 함량비가 45 내지 55 중량% 대 45 내지 55 중량%로 혼합하여 사용하고, 상기 골재는 직경이 8~10 ㎜인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 펌프 부품을 구성하는 레진콘 조성물.
불포화 폴리에스테르 수지 10 내지 12 중량%, 무기 충전재인 탄산칼슘 8 내지 10 중량%, 미립 모래 43 내지 53 중량%, 골재 17 내지 19 중량%, 철선 4 내지 5 중량%, 유리섬유 8 내지 12 중량%로 이루어지고,

상기 미립모래는 직경 2~3 ㎜ 미립모래 대 직경 4~5 ㎜ 미립모래의 함량비가 45 내지 55 중량% 대 45 내지 55 중량%로 혼합하여 사용하고, 상기 골재는 직경이 8~10 ㎜인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 펌프 부품을 구성하는 레진콘 조성물.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 탄산칼슘의 대체 화합물로서 플라이 애쉬, 실리카, 클레이, 탈크, 수산화알루미늄, 이산화티탄 중에서 한가지 또는 그 이상을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 펌프 부품을 구성하는 레진콘 조성물.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 골재로는 자갈, 모래, 규사, 안산암, 석회암의 쇄석 중에서 한가지 또는 그 이상을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 펌프 부품을 구성하는 레진콘 조성물.
ⅰ) 제조하고자 하는 제품의 표면정도를 높이기 위해서 불순물 및 이형물질을 제거하는 생산품 형틀청소 단계(100);

ⅱ) 제조하려는 제품의 형틀(금형) 내부에 레진콘과 형틀 표면에 부착되는 접착성을 제거하기 위해 탈형유 도포단계(200);

ⅲ) 상기 생산품 형틀청소 단계(100)와 탈형유 도포단계(200)의 공정을 마친 후 형틀의 외형 조립을 완벽히 맞추는 형틀 조립단계(300)와;

ⅳ) 제조품의 형틀에 원재료를 투입하여 형틀의 내부에 충분한 충전을 가하는 진동장치와 함께 형틀의 다이 상부에 원료를 투입하는 레진콘 조성물의 투입 및 진동 단계(400)와;

ⅴ) 형틀에 투입된 레진콘의 제품을 양생실에 70 내지 90℃의 온도를 가하여 레진콘의 경도를 증대시키는 양생단계(500)와;

ⅵ) 상기 양생단계(500)의 공정을 마친 후 완성된 제품을 형틀에서 분리시키는 탈형 단계(600)와;

ⅶ) 제품의 표면에 형성된 탈구를 제거하여 제품을 완성하는 제품가공 및 완성 단계(700);

를 포함하고,

상기 ⅳ) 단계의 레진콘 조성물은 불포화 폴리에스테르 수지 11 내지 13 중량%, 무기 충전재인 탄산칼슘 9 내지 11 중량%, 미립 모래 48 내지 58 중량%, 골재 18 내지 22 중량%,철선 4 내지 6 중량%로 이루어지고,

상기 미립모래는 직경 2~3 ㎜ 미립모래 대 직경 4~5 ㎜ 미립모래의 함량비가 45 내지 55 중량% 대 45 내지 55 중량%로 혼합하여 사용하고, 상기 골재는 직경이 8~10 ㎜인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 레진콘 조성물을 이용한 펌프 부품의 제조방법.
제 5항에 있어서, 상기 ⅳ) 단계의 레진콘 조성물은 불포화 폴리에스테르 수지 10 내지 12 중량%, 무기 충전재인 탄산칼슘 8 내지 10 중량%, 미립 모래 43 내지 53 중량%, 골재 17 내지 19 중량%, 철선 4 내지 5 중량%, 유리섬유 8 내지 12 중량%로 이루어지고,

상기 미립모래는 직경 2~3 ㎜ 미립모래 대 직경 4~5 ㎜ 미립모래의 함량비가 45 내지 55 중량% 대 45 내지 55 중량%로 혼합하여 사용하고, 상기 골재는 직경이 8~10 ㎜인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 레진콘 조성물을 이용한 펌프 부품의 제조방법.
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