KR101258765B1 - 연질 시트의 제조방법 - Google Patents

Abstract

효율적인 연질 시트의 제조방법, 특히 압연공정이 단축화된 연질 시트의 제조방법을 제공하는 것을 과제로 하고, 상기 연질 시트의 원료인 혼합물과, 이 혼합물이 통과하는 단면 구멍을 갖는 다이를 준비하고, 당해 혼합물을 당해 다이의 단면 구멍으로 통과시킴으로써 장척물을 성형하는 압출공정과, 상기 압출공정에 의해 성형된 장척물을 절단하여 소정의 절단물을 얻는 절단공정과, 상기 절단공정에 의해 얻어진 소정의 절단물을 압연하여 시트를 성형하는 압연공정을 가지며, 상기 혼합물의 재료가 불소 수지에 무기질 충전재를 배합한 조성물로서, 상기 압출공정에 의해 성형된 장척물의 단면형상이 환상인 것을 특징으로 하는 연질 시트의 제조방법.

Description

연질 시트의 제조방법{Method for producing soft sheet}

본 발명은 시트 개스킷 등의 연질 시트의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 압출기에 의해 압출성형된 혼합물을 절단하고, 압연함으로써 얻어지는, 균일한 성상을 갖는 연질 시트의 제조방법에 관한 것이다.

충전재 함유 불소 수지 시트는, 불소 수지에 충전재를 충전하여 시트상으로 가공한 것으로, 불소 수지가 갖는 내약품성, 내열성, 비점착성, 저마찰성에 더하여, 충전재가 갖는 고유의 기능·특성을 부가하거나, 또는 불소 수지의 결점인, 내마모성과 내크리프성을 개선함으로써, 실재(seal material) 등에 많이 사용되고 있다.

이 충전재 함유 불소 수지 시트로 대표되는 연질 시트의 제조방법으로서는, 재료를 교반·혼합하고, 이를 가열하여 얻어진 혼합물을 압출기에 의해 평판상으로 압출한 후에, 이를 절단, 압연하여 시트상으로 하는 성형방법이 채용되고 있다.

도 4 및 도 5는, 종래기술의 연질 시트의 제조방법의 설명도이다. 도 4는 압출기(100)에 의해 재료(110)가 평판상의 장척물(120)로서 압출성형되는 압출공정을 나타내고 있고, 도 5는 연속한 평판상의 장척물(120)을 절단, 압연하여, 연질 시트(130)를 성형하는 공정을 나타내고 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 호퍼(104)로부터 투입된 재료(110)는, 실린더(108) 내에서 가온가압되어 일체화된다. 일체화된 재료(110)는, 압출기(100)의 선단방향으로 압출되어, 선단에 구비되어 있는 다이(102)를 통과한다. 다이(102)는 혼합물, 즉 혼합상태가 된 재료(110)를 평판상으로 압출성형하는 소위 플랫 다이로, 이 혼합물이 다이(102)의 단면 구멍(102a)을 통과함으로써, 연속한 평판상의 장척물(120)이 압출된다.

다음으로, 압출기(100)에 의해 성형된 연속한 평판상의 장척물(120)을, 도 5(A)에 나타내는 절단공정에 의해, 연속한 평판상의 장척물(120)을 소정의 치수로 절단하여 절단물(122)을 얻는다. 그리고, 도 5(B)에 나타내는 압연공정에 의해, 절단물(122)을 접어 겹친 후에, 소정의 두께가 될 때까지 반복해서 압연한다. 이때, 절단물(122)을 접어 겹친 후에 압연하는 것은, 내부의 공극을 제거하는 동시에, 분자쇄를 배향시킴으로써 강도를 부여하기 위해, 즉, 불소 수지의 섬유화를 촉진하기 위해, 많은 압연횟수가 필요하기 때문이다. 또한, 도 5(C)에 나타낸 바와 같이, 반복 압연에 의해 건조 열화(劣化)된 시트 단부(124)를 컷트하고, 그 후, 도시하지 않는 건조, 소성, 수정 등의 각 공정을 거쳐, 도 5(D)에 나타낸 바와 같은 연질 시트(130)가 제조된다.

그런데, 상기의 성형방법에 있어서, 압연공정은 연질 시트의 제조공정 중에서 커다란 비중을 차지하기 때문에, 연질 시트의 제조공정을 효율화하기 위해서는, 이 압연공정의 단축화를 어떻게 하여 실현할지가 과제이다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 종래보다도 효율적이며, 또한 균일한 성상을 갖는 연질 시트의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 전술한 바와 같은 종래기술에 있어서의 과제 및 목적을 달성하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 연질 시트의 제조방법은,

상기 연질 시트의 원료인 혼합물과, 이 혼합물이 통과하는 단면 구멍을 갖는 다이를 준비하고, 당해 혼합물을 당해 다이의 단면 구멍으로 통과시킴으로써 장척물을 성형하는 압출(押出)공정과,

상기 압출공정에 의해 성형된 장척물을 절단하여 소정의 절단물을 얻는 절단공정과,

상기 절단공정에 의해 얻어진 소정의 절단물을 압연(壓延)하여 시트를 성형하는 압연공정을 가지며,

상기 혼합물의 재료가 불소 수지에 무기질 충전재를 배합한 조성물로서,

상기 압출공정에 의해 성형된 장척물의 단면형상이 환상(環狀)인 것을 특징으로 한다.

본 발명을 상기와 같이 구성함으로써, 압출공정에 있어서의 압출비를 높임으로써, 압출공정에 있어서의 불소 수지의 섬유화를 촉진할 수 있기 때문에, 압연공정에 있어서의 압연횟수를 적게 할 수 있다. 또한, 수율도 향상되는 등, 종래보다도 효율적으로 연질 시트를 제조하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 발명에 있어서, 상기 불소 수지가 폴리테르라플루오로에틸렌 수지인 것이 바람직하다.

본 발명을 상기와 같이 구성함으로써, 적은 압연횟수로 균일한 성상의 연질 시트를 제조할 수 있다고 하는 본 발명의 효과가 현저히 발휘된다.

또한, 상기 발명에 있어서, 상기 혼합물의 재료에 차지하는 무기질 충전재의 비율이 20 중량% 이상인 것이 바람직하다.

본 발명을 상기와 같이 구성함으로써, 적은 압연횟수로 균일한 성상의 연질 시트를 제조할 수 있다고 하는 본 발명의 효과가 더욱 현저히 발휘된다.

또한, 상기 발명에 있어서, 상기 압출공정에 있어서의 압출비가 5~10인 것이 바람직하다.

본 발명을 상기와 같이 구성함으로써, 압출공정에 있어서의 효율이 악화되지 않고, 적은 압연횟수로 종래보다도 효율적으로 연질 시트를 제조하는 것이 가능해진다.

본 발명의 연질 시트의 제조방법에 의하면, 압출공정에 있어서의 압출비를 높임으로써, 압출공정에 있어서의 불소 수지의 섬유화를 촉진할 수 있기 때문에, 종래보다도 압연공정을 단축할 수 있다. 또한, 수율도 향상되는 등, 종래보다도 효율적으로 균일한 성상의 연질 시트를 제조하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 연질 시트의 제조방법으로서, 압출공정을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 연질 시트의 제조방법으로서, 절단 및 압연하여, 연질 시트를 성형하는 공정을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 장척물의 단면형상을 나타낸 도면이다.
도 4는 종래기술의 연질 시트의 제조방법으로서, 압출공정을 나타낸 도면이다.
도 5는 종래기술의 연질 시트의 제조방법으로서, 절단 및 압연하여, 연질 시트를 성형하는 공정을 나타낸 도면이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 대해서 설명하나, 본 발명은 이들 실시형태에 조금도 한정되는 것은 아니다.

도 1 및 도 2는, 본 발명의 연질 시트의 제조방법의 설명도이다. 도 1은 압출기(1)에 의해 재료(10)가 원환상(圓環狀)의 장척물(20)로서 압출성형되는 압출공정을 나타내고 있고, 도 2는 연속한 원환상의 장척물(20)을 절단, 압연하여, 연질 시트(30)를 성형하는 공정을 나타내고 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 호퍼(4)로부터 투입된 재료(10)는, 실린더(8) 내에서 가열되어 혼합상태가 된다. 재료(10)로서는, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지에 무기질 충전재를 배합한 조성물인 것이 바람직하다.

이 혼합상태가 된 재료(10)는 압출기(1)의 선단방향으로 압출되어, 선단에 구비되어 있는 다이(2)를 통과한다. 다이(2)는 혼합물, 즉 혼합상태가 된 재료(10)를 원환상으로 압출성형하는 소위 서큘러 다이로, 이 혼합물이 다이(2)의 단면 구멍(2a)을 통과함으로써, 연속한 원환상의 장척물(20)이 압출된다.

다음으로, 압출기(1)에 의해 성형된 연속한 원환상의 장척물(20)을, 도 2(A)에 나타내는 절단공정에 의해, 연속한 원환상의 장척물(20)을 소정의 치수로 절단하여 절단물(22)을 얻는다. 그리고, 도 2(B)에 나타내는 압연공정에 의해, 절단물(22)을 평판상으로 눌러 넓힌 후에, 소정의 두께가 될 때까지 반복해서 압연한다. 그 후, 도시하지 않는 건조, 소성, 수정 등의 각 공정을 거쳐, 도 2(C)에 나타내는 연질 시트(30)가 제조된다.

상기 압출공정에서 사용하는 압출기로서는, 유압 프레스식 압출기나 스크류식 압출기 등, 종래부터 범용되고 있는 압출기를 사용할 수 있다. 또한, 상기 압연공정에서 사용하는 압연기로서는, 종래부터 범용되고 있는 압연기를 사용할 수 있다. 또한, 장척물(20)을 단면 구멍(2a)의 통과 직후에 압출기(1) 내에서 절단함으로써, 절단공정과 압출공정을 일체적으로 행해도 된다.

상기 압출공정에 있어서, 원환상으로 장척물(20)을 압출함으로써, 종래와 같이 평판상으로 장척물(120)을 압출하는 경우와 비교하여, 높은 압출비로의 압출성형이 가능해져, 압출공정에 있어서의 불소 수지의 섬유화를 촉진할 수 있다. 이는, 압출공정에 있어서 불소 수지의 섬유화를 촉진하기 위해서는, 압출비를 높여, 압출시에 작용하는 전단력을 크게 할 필요가 있어, 높은 압출비로 압출성형하기 위해서는, 환상으로 압출하는 것이 불가결하기 때문이다.

종래와 같이 평판상으로 압출하는 경우는, 중앙부에 비해 단부에 작용하는 전단력이 커진다. 또한, 압출비를 높게 하면, 압출시에 작용하는 전단력도 커진다. 따라서, 높은 압출비로 평판상으로 압출성형을 행하면, 중앙부와 단부에서 작용하는 전단력의 차가 커져, 중앙부와 단부에서 섬유화의 진행도가 상이한 것으로 된다.

그런데, 섬유화가 진행되면 전성(展性)이 상실되는 동시에, 압출시에 있어서의 다이 접면과의 저항이 커진다. 따라서, 높은 압출비로 평판상으로 압출성형을 행하면, 중앙부와 단부에서 압출시의 저항이 상이해지기 때문에, 균일하게 압출할 수 없거나, 중앙부에 할렬(割裂, splitting)이 발생하는 문제가 생긴다.

한편, 본 발명과 같이 원환상으로 압출하는 경우는, 단부(컷라인)가 존재하지 않는 것으로부터, 단면 위치에 상관없이 일률적으로 전단력이 작용하여, 섬유화의 진행도 동일정도가 된다. 따라서, 압출시의 저항차가 생기지 않기 때문에, 종래와 같은 문제는 발생되지 않아, 높은 압출비로의 압출성형이 가능해진다.

이 사실로부터, 높은 압출비로 압출성형을 행한 본 발명의 장척물(20)은, 종래의 장척물(120)과 비교하여 전체적으로 섬유화가 진행되어 있기 때문에, 압연공정에 있어서의 압연횟수를 적게 할 수 있고, 또한 접어 겹치기도 행할 필요가 없다. 따라서, 종래와 같이 시트 단부가 건조 열화되지 않기 때문에, 시트 단부를 컷트하는 공정이 불필요해져, 수율이 향상된다.

압출비는, (압출기의 실린더 내 단면적)/(다이의 단면 구멍의 단면적)으로 정의된다. 전술한 바와 같이 압출비가 높을수록 압연공정에 있어서의 압연횟수를 적게 할 수 있으나, 한편으로 압출비가 지나치게 높으면 압출이 곤란해져, 압출공정에 있어서의 효율이 악화된다. 본 발명에 있어서의 압출비로서는 5 이상이 바람직하고, 특히 5~10으로 하는 것이 바람직하다.

상기 실시형태에서는 장척물의 단면형상이 원환상인 것을 예로 하였으나, 본 발명의 장척물의 단면형상은, 원환상에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 3(A)에 나타내는 바와 같은 타원형상(40)이나, 도 3(B)에 나타내는 바와 같은 2개의 원이 겹친 형상(60), 및 도 3(C)에 나타내는 바와 같은 3개의 원이 겹친 형상(80) 등이어도 된다. 즉, 압출기로부터 압출될 때 장척물 중 어느 부위에 있어서도 밀도차가 생기지 않도록, 컷라인이 없는 단면형상이면 된다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「환상」이란 컷라인이 없는 형상인 것을 의미하는 것으로 한다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태를 연질 시트의 제조방법을 예로 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위에서 각종 변경이 가능하다.

실시예

이하에 본 발명의 실시예를 비교예와 대비하여 설명한다. 이하의 설명에서는, 도 1 및 도 2에 나타낸 본 발명의 연질 시트의 제조방법을 실시예로, 도 4 및 도 5에 나타낸 종래기술의 연질 시트의 제조방법을 비교예로 한다.

또한, 이들 실시예 및 비교예는, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 실시예의 범위에만 한정되는 것은 아니다.

(원료)

실시예의 재료(10) 및 비교예의 재료(110)의 원재료는, 표 1에 나타내는 바와 같다.

(압출비)

본 실시예에서는, 실시예의 압출비를 7.5, 비교예의 압출비를 5.0으로 한다.

(압연 전 절단물의 치수)

실시예에 있어서의 압연 전 절단물(22)의 치수는, 표 2에 나타내는 바와 같이, 폭 305 ㎜, 두께 20 ㎜, 길이 490 ㎜이다. 한편, 비교예에 있어서의 압연 전 절단물(122)의 치수는, 표 2에 나타내는 바와 같이, 폭 365 ㎜, 두께 15 ㎜, 길이 620 ㎜이다. 이 절단물(22, 122)을 완성품의 시트 두께인 1.5 ㎜가 될 때까지 압연한다.

(압연횟수)

표 2에 나타내는 바와 같이, 실시예에 있어서의 압연횟수는 15회로, 비교예의 압연횟수인 30회와 비교하여 절반의 횟수로 되어 있다. 이는, 실시예에서는, 압출공정에 있어서 폴리테트라플루오로에틸렌 수지(PTTE)의 섬유화가 진행되어 있기 때문이다. 또한, 압연횟수가 적은 실시예에서는 시트 단부가 건조 열화되지 않기 때문에, 시트 단부를 컷트하는 공정이 불필요해진다. 이 압연횟수의 감소 및 시트 단부를 컷트하는 공정의 생략에 의해, 실시예에서는, 표 2에 나타내는 바와 같이, 1매당 압연시간의 대폭 단축이 가능해지는 것을 확인하였다.

(제품 물성)

상기 성형방법에 의해 제조된 연질 시트의 물성을 표 3에 나타낸다. 또한, 표 3에 있어서의 실시예의 No.1~No.8에 나타내는 물성값은, 1매의 제품 시트(1100 ㎜×1100 ㎜)로부터 8개의 시험편을 펀칭가공에 의해 취출(取出)하여, 각각의 개스킷의 물성을 측정한 것이다.

[평가기준]

·인장강도(세로): 10.8 Kgf/㎟ 이상에서 양호

·인장강도(가로): 10.8 Kgf/㎟ 이상에서 양호

·압축률: 4~10%에서 양호

·복원률: 40% 이상에서 양호

·비중: 2.20~2.40 g/㎟ 이상에서 양호

·실링성: 온도 200℃의 환경하에서 30분간 방치하고, 누설량을 측정

·외관: 한도 견본에 의해 판정

표 3으로부터, 실시예의 연질 시트는 비교예의 연질 시트와 동등한 물성을 갖는 것을 확인하였다.

(수율)

표 4에, 실시예와 비교예의 수율을 나타낸다. 실시예에서는 압연공정시에 시트 단부를 컷트하지 않기 때문에, 비교예의 수율 65%에 대해, 실시예의 수율은 85%가 되어, 실시예에서는 수율이 대폭 향상되는 것을 확인하였다.

이상의 실시예 및 비교예로부터, 본 발명의 연질 시트의 제조방법에 의하면, 종래보다도 압연공정을 단축할 수 있고, 또한, 수율도 향상되는 등, 종래보다도 효율적으로 균일한 성상의 연질 시트를 제조하는 것이 가능해지는 것을 확인하였다.

1, 100 압출기
2, 102 다이
2a, 102a 단면 구멍
4, 104 호퍼
8, 108 실린더
10, 110 혼합재료
20, 120 장척물
22, 122 절단물
30, 130 연질 시트
40 타원형상
60 2개의 원이 겹친 형상
80 3개의 원이 겹친 형상
124 시트 단부

Claims (4)

1. 연질 시트의 제조방법으로서,
   상기 연질 시트의 원료인 혼합물과, 이 혼합물이 통과하는 단면 구멍을 갖는 다이를 준비하고, 당해 혼합물을 당해 다이의 단면 구멍으로 통과시킴으로써 장척물을 성형하는 압출공정과,
   상기 압출공정에 의해 성형된 장척물을 절단하여 소정의 절단물을 얻는 절단공정과,
   상기 절단공정에 의해 얻어진 소정의 절단물을 압연하여 시트를 성형하는 압연공정을 가지며,
   상기 혼합물의 재료가 불소 수지에 무기질 충전재를 배합한 조성물로서,
   상기 압출공정에 의해 성형된 장척물의 단면형상이 환상인 것을 특징으로 하는 연질 시트의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 불소 수지가 폴리테트라플루오로에틸렌 수지인 것을 특징으로 하는 연질 시트의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 혼합물의 재료에 차지하는 무기질 충전재의 비율이 20 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 연질 시트의 제조방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 압출공정에 있어서의 압출비가 5~10인 것을 특징으로 하는 연질 시트의 제조방법.
   

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