KR101357155B1 - 배리어성 커버체와 고탄성 보형물의 이중 구조로 조합된 수도 계량기 동파방지용 체적팽창 흡수부재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배리어성 커버체와 고탄성 보형물의 이중 구조로 조합된 수도 계량기 동파방지용 체적팽창 흡수부재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물 투습 차단성과 가스 투과 차단성이 우수한 배리어층과 그외 요구 특성을 만족하기 위한 수지층으로 조합된 복합필름 형태의 배리어성 커버체를 구비하고, 탄성과 탄력 복원력이 우수한 도넛 형태의 고탄성 보형물을 구비한 후 이들 커버체와 보형물을 이중으로 결합 성형하여 체적팽창 흡수부재로 적용 실시함으로서 계량기 동파방지 효율과 품질안정성 및 기능적 발란스를 가일층 향상시키기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외곽둘레 및 중앙 끼움공의 내주면에 열 융착부가 형성되고 내부 공간에는 공기를 가압 충진하여 이루어진 수도 계량기용 채적팽창 흡수부재를 물과 가스를 차단하기 위한 배리어층과 상기 배리어층에 적층되는 수지층으로 이루어진 배리어성 커버체와, 탄성과 탄력 복원력이 우수한 도넛형 고탄성 보형물의 이중 구조로 조합하여 성형 된 특징을 갖는 것이다.

Description

배리어성 커버체와 고탄성 보형물의 이중 구조로 조합된 수도 계량기 동파방지용 체적팽창 흡수부재 및 그 제조방법{Barrier-star cover body and high elasticity combined with the dual structure of the implant can also frost-proof meter volume expansion absorbing material and its manufacturing method}

본 발명은 배리어성 커버체와 고탄성 보형물의 이중 구조로 조합된 수도 계량기 동파방지용 체적팽창 흡수부재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 방습성과 가스배리어성이 우수한 복합필름 형태의 커버체와 압축 및 팽창에 따른 탄력 복원성이 우수한 고탄성 보형물을 이중으로 조합하여 이를 수도 계량기 체적팽창 흡수부재로 적용하기 위한 것이다.

일반적으로 수돗물의 사용 량을 검침하기 위한 수도 계량기는 도 1의 실시예와 같이 하우징 일측의 입구(11)로부터 유입된 수돗물이 유입공(12)을 통해 수류형성부(13)로 진입하여 유출공(14)을 거쳐 출구(15)로 빠져나가는 과정에서 임펠러(16)를 회전시키게 되고, 임펠러 상측에 구비된 유량 변환기(17)에서 임펠러의 회전수를 계수하여 물 사용량을 표시하게 되는 것인데, 이러한 구조를 갖는 계량기는 겨울철과 같은 혹한기에 기온이 떨어져 영하의 날씨가 지속 되면 내부에 수용된 물이 얼기 시작하여 필연적으로 부피팽창이 수반되지만 계량기 내부 공간은 이러한 부피팽창에 상응하여 팽창하지 못하므로 얼음이 생성되는 과정에서 구조적으로 취약한 부분이 동파되어 수도 계량기 전체를 교환해야 함은 물론, 계량기 교체에 따른 비용이 상승하는 것이다.

이에, 수도 계량기 동파를 방지하기 위한 방안으로 특허등록 제0582755호와 같은 기술이 제안된바 있는데, 위 선행기술은 열가소성 수지 계열의 폴리우레탄 필름을 단일기재로 하여 성형한 후 내부에 공기를 가압 충진하여 튜브형 에어백으로 제조한 다음 계량기 내부에 설치함으로서 물이 얼음으로 변화면서 발생하는 부피팽창을 흡수하여 수도 계량기의 동파를 방지하도록 한 것이다.

위 실시예에 관한 에어백을 수도 계량기의 동파 방지를 위한 체적팽창 흡수부재로 적용하기 위해서는 무엇보다도 물 투습 및 산소 투과를 효율적으로 차단(물ㆍ산소 차단성)할 수 있는 특성을 만족해야 하는 것이나, 선행의 에어백은 폴리우레탄(polyurethane) 필름을 단일 기재로 하여 성형 된 것이므로 필름 고유의 특성에 따라 내열성/내마모성/내약품성/탄력성/열 봉함강도/내수성은 양호하나, 물과 산소의 투습 및 투과 차단성(방습성)은 좋지 못한 것이다.

따라서, 계량기 내부에 게재된 폴리우레탄 기재의 에어백은 수돗물의 투습을 효율적으로 차단하기에는 부족하여 가압 충진 된 압축공기가 투습 영향에 따라 급속히 유출되면서 설계된 체적을 유지할 수 없으며, 이러한 체적변화는 압축 및 팽창의 반복 과정에서 탄력복원 효율을 저해하는 요소로 작용하여 계량기 내의 팽창된 부피를 즉시 대응하여 흡수할 수 없어 계량기 동파를 효율적으로 방지할 수 없는 것이며, 시간이 경과 하면서 압축 공기의 유출 현상이 지속화되면 체적팽창 흡수부재로서의 기능을 전혀 발휘할 수 없는 경우도 발생하는 것이다.

또한, 위 실시예의 에어백은 수돗물의 투습에 따라 팽윤하거나 연화 현상이 두드러져 분자의 조밀도가 빠르게 약화 되면서 압축공기 유출의 가속화를 막을 수 없어 체적팽창 흡수부재로 적용하기에는 매우 적합하지 못한 것이다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 효율적으로 개선하기 위한 것으로서, 물 투습 차단성과 가스 투과 차단성이 우수한 배리어층과 그외 요구 특성을 만족하기 위한 수지층으로 조합된 복합필름 형태의 배리어성 커버체를 구비하고, 탄성과 탄력 복원력이 우수한 도넛 또는 링 형의 고탄성 보형물을 구비한 후 이들 커버체와 보형물을 이중으로 결합 성형하여 체적팽창 흡수부재로 적용 실시함으로서 계량기 동파방지 효율과 품질안정성 및 기능적 발란스를 가일층 향상시킴에 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 커버체의 배리어층 일면 또는 양면에 동종의 수지층이나 이종의 수지층을 단층 내지는 다층으로 선택 적층하여 체적팽창 흡수부재의 기능성과 제품 다양성을 만족스럽게 실현할 수 있도록 함에 다른 목적이 있는 것이다.

본 발명은 지향하는 목적을 달성하기 위하여, 외곽둘레 및 중앙 끼움공의 내주면에 열 융착부가 형성되어진 수도 계량기용 채적팽창 흡수부재를 물과 가스를 차단하기 위한 배리어층과 상기 배리어층에 적층되는 수지층으로 이루어진 배리어성 커버체와, 탄성과 탄력 복원력이 우수한 도넛형 고탄성 보형물의 이중 구조로 조합하여 성형 된 특징을 갖는 것이다.

본 발명에 있어 배리어성 커버체는 체적팽창 흡수부재의 상측에 배치되어 외피로 적용되고, 도넛형 고탄성 보형물은 배리어성 커버체의 내측으로 배치되어서 구성되는 것이다.

본 발명은 배리어성 커버체의 수지층을 배리어층 일면 또는 양면에 동종 또는 이종으로 하여 단층 내지는 다층으로 적층 한 특징을 갖는 것이다.

본 발명은 배리어층과 수지층으로 이루어지는 배리어성 커버체를 복합필름의 형태로 적층하는 단계와, 실리콘 계열의 고무 및 스펀지와 발포성 스펀지와 합성고무 중 택일 된 어느 하나의 재료를 이용하여 고탄성 보형물을 도넛 내지는 링 형태로 성형하는 단계와, 상기 적층단계를 수행한 배리어성 커버체를 일정한 크기로 재단한 후 일측을 제외한 나머지 면을 열 융착하여 포켓형태로 성형하는 단계와, 상기 성형단계를 수행한 배리어성 커버체 내부에 고탄성 보형물을 삽입하는 단계와, 상기 삽입단계를 수행한 후 배리어성 커버체의 개봉부위를 열 융착 밀봉하여 체적팽창 흡수부재로 성형하는 단계와, 상기 성형단계를 거친 체적팽창 흡수부재의 중앙을 열 융착 천공하여 끼움공을 형성하는 단계를 순차적으로 수행하여 배리어성 커버체와 보형물의 이중 구조를 갖는 체적팽창 흡수부재로 제조되는 특징을 갖는 것이다.

본 발명은 방습성과 가스 배리어성이 매우 우수한 알루미늄 포일이나 알루미늄증착필름을 기재로 한 배리어층과, 그 외 특성(유연성, 탄력복원성, 열 봉함성, 내한성, 내수성, 내충격성, 내스크레치성)을 만족할 수 있는 열가소성 수지층의 복합 적층구조를 갖는 배리어성 커버체와 탄발력과 복원력이 우수한 도넛형 고탄성 보형물을 이중으로 조합하여 체적팽창 흡수부재로 적용함으로서 투습에 따른 체적팽창 흡수부재의 팽윤과 연화 현상을 완벽하게 차단하여 제품의 품질 안정성을 가일층 향상시키는 효과를 얻는 것이다.

또한, 수돗물과 오랜 기간 접촉하더라도 완벽한 방습성을 유지함으로서 가압 충진 된 압축공기의 유출로 인한 체적 변화를 방지하여 압축 및 팽창의 반복 과정에서도 탄력복원 효율을 만족할 수 있을 뿐만 아니라, 계량기 내의 팽창된 부피를 즉시 대응 흡수하여 계량기 동파를 효율적으로 방지할 수 있는 효과를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 수도 계량기의 구조를 살펴보기 위한 단면 예시도
도 2는 본 발명의 체적팽창 흡수부재 구조 및 형상을 설명하기 위한 예시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어성 커버체 적층 예시도
도 4a 내지 도4b는 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 배리어성 커버체 적층도
도 5는 본 발명의 체적팽창 흡수부재 제조 단계별 공정도

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

이하, 수도 계량기 동파방지용 체적팽창 흡수부재의 구성 및 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

도 2는 체적팽창 흡수부재의 구조 및 형상을 설명하기 위한 예시도 이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어성 커버체 적층 예시도로서, 부호 T는 수도 계량기 내부에 게재되는 체적팽창 흡수부재를 도시한 것이다.

도시된 실시예의 체적팽창 흡수부재(T)는 외곽둘레 및 중앙 끼움공(Tb)의 내주면 둘레를 따라 열 융착부(Ta)를 형성하고, 내부 공간에는 압축공기가 가압 충진되어 구성되어지되, 상기 체적팽창 흡수부재는 물과 가스를 차단하기 위한 배리어층(a)과 상기 배리어층에 적층되는 수지층(b)(b1)(c)(c1)으로 이루어진 배리어성 커버체(100)(100a)와 열가소성 수지물로 이루어진 튜브형 보형물(200)을 이중으로 결합하여 성형 되는 것이며, 이때 상기한 배리어성 커버체는 체적팽창 흡수부재의 상측에 배치되어 외피로 적용되고 튜브형 보형물은 배리어성 커버체의 내측으로 배치되는 것이다.

위 실시 예에 있어 배리어성 커버체(100)(100a)는 물과 산소를 차단하기 위한 배리어층(a)과 수지층(b)(b1)(c)(c1)의 조합된 복합 적층 구조를 갖는 것이다.

상기 배리어성 커버체의 배리어층(a)은 알루미늄 포일이나, 알루미늄증착필름으로 구성할 수 있는 것인데, 주지된 바와 같이 알루미늄 포일은 포장부재 또는 기밀부재로서 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 적용되는 소재이며, 대표적인 특성으로 습기를 차단하는 방습성과 가스 배리어성과 내수성, 내유성, 내한성이 우수한 특징을 갖는 것이다.

또한, 알루미늄증착필름은 베이스재료인 플라스틱 수지필름(폴리에스테르필름, 폴리프로필렌필름, 나일론필름, 폴리에틸렌필름, 폴리염화비닐필름, 폴리카보네이트필름 등등) 표면에 알루미늄과 같은 금속물을 가열 증발시켜 얇은 층으로 증착하여 얻어지는 소재로서, 단일 형체로 이루어진 알루미늄 포일과 거의 동등한 방습성, 가스배리어성을 지니며, 플라스틱 필름과 알루미늄 포일 양쪽의 특성을 모두 지니고 있어 열 융착 접합이 가능한 것이다.

이에, 본 발명의 배리어성 커버체를 구성하는 배리어층(a)은 위에서 나열한 단일 형체의 알루미늄 포일이나 알루미늄증착필름 중 선택된 어느 하나를 채용하여 물 투습 및 산소 투과를 효율적으로 차단하고, 물과 접촉과정에서 발생할 수 있는 팽윤 및 연화 현상 또한 근본적으로 예방하게 되는 것이다.

이때, 상기한 알루미늄 포일의 두께는 바람직하게 6㎛ ~ 12㎛ 정도로서 6㎛ 미만에서는 생산성과 경제성의 관점에서 바람직하지 않고, 12㎛ 초과 범위 내에서는 성형성이 다소 떨어질 수 있는 것이다.

도시한 배리어성 커버체의 수지층(b)(b1)(c)(c1)은 탄력성과 열 접착성을 부여함과 동시에 알루미늄 포일을 보호하여 구조적 안정성을 유지시키고, 방습성과 가스배리어성에 더하여 체적팽창 흡수부재가 갖추어야할 다른 특성을 보완하기 위한 용도로 적층 형성되는 것이다.

이러한 배리어성 커버체의 수지층(b)(b1)(c)(c1)은 열가소성 수지물로서 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리우레탄, 에틸렌·비닐알코올 공중합체, 폴리염화비닐리덴으로 이루어 지는 군에서 선택되는 어느 하나를 단독 또는 2개 이상 조합하여 사용할 수 있는 것이며, 좀더 구체적으로 나열하면 폴리올레핀 계열의 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 초저밀도 폴리에틸렌(VLDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 메탈로센 저밀도 폴리에틸렌(mLLDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 무연신 폴리프로필렌(CPP,IPP), 에틸렌ㆍ프로필렌고무(EPM), 에틸렌ㆍ초산비닐 공중합체(EVA), 에틸렌ㆍ아크릴산에스테르 공중합체(EEA), 아이오노머(IO), 폴리에스테르 계열의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리스티렌 계열의 폴리스티렌(PS), 내충격성 폴리스티렌(HIPS), 스티렌ㆍ부타디엔ㆍ스티렌ㆍ블록 공중합체(SBS), 폴리염화비닐 계열의 경질/연질 폴리염화비닐(PVC), 폴리카보네이트(PC), 폴리아미드(PA), 폴리우레탄(PUR), 에틸렌ㆍ비닐알코올 공중합체(EVOH), 폴리염화비닐리덴(PVDC) 등으로 적용 실시할 수 있는 것이다.

또한, 상기한 배리어성 커버체의 배리어층(a)과 수지층(b)(b1)(c)(c1)은 그 사이에 도포 코팅된 2액형 우레탄계 접착제(s)(강남화성에서 생산된 모델명 KUB 385)를 이용하여 접합 되는 것으로서, 커버체의 배리어층(a)과 수지층(b)(b1)(c)(c1)을 필름형태로 각각 제작한 후 접착제를 이용하여 라미네이팅하거나, 배리어층 일면에 수지층을 용융상태에서 압출 코팅하여 접합하는 가공법 중 택일 된 어느 하나의 가공법으로 적층 구성하여 단일 형체의 배리어성 커버체가 완성되는 것이다.

다음의 설명은 배리어층과 수지층으로 조합되어진 배리어성 커버체의 다양한 적층 예를 설명하기 위한 것으로, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어성 커버체 적층 예시도 이고, 도 4a 내지 도4b는 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 배리어성 커버체 적층도 이다.

<배리어성 커버체의 실시예 1>

도시된 실시예의 배리어성 커버체(100)는 기본적인 층 구조가 배리어층(a)/수지층(b), 배리어층(a)/수지층(b)/수지층(b1), 배리어층(a)/수지층(b)/수지층(c), 배리어층(a)/수지층(b)/수지층(c)/수지층(b1)/수지층(c1) 과 같은 것으로서, 알루미늄 포일이나 알루미늄증착필름 중 택일 된 어느 하나의 기재로 이루어진 배리어층(a)과 그 일면에 적층 된 수지층(b)으로 구성되는 것이며, 각종 요구 특성에 따라 동종 또는 이종의 열가소성 수지물을 단층 내지는 다층으로 하여 상기 수지층에 더 적층 할 수 있는 것이다.

이때, 상기한 배리어층(a)은 바람직하게 배리어성 커버체의 표층으로 적용되고, 수지층(b)은 열 융착을 위한 기층으로 배치되는 것이며, 접착제에 관한 적층 설명은 일반적인 것이므로 생략하기로 한다.

도 3 (A)와 같이 방습성과 가스배리어성이 우수한 알루미늄 포일을 기재로 한 배리어층(a) 하측에 탄력성과 열 봉함성 및 그외 특성을 갖춘 수지층(b)을 단층으로 적층하여 이루어진 배리어성 커버체(100)를 체적팽창 흡수부재(T)의 외피로 적용하기 위한 것이다.

위 실시예의 표층으로 적용되는 배리어층(a)은 알루미늄 포일 일 수 있고 기층으로 적용되는 수지층(b)은 열 융착 접합성 및 열 봉함강도 등의 특성이 양호한 저밀도 폴리에틴렌(LDPE), 중밀도 폴리에틴렌(MDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 메탈로센 저밀도 폴리에틸렌(mLLDPE), 에틸렌ㆍ초산비닐 공중합체(EVA), 무연신 폴리프로필렌(CPP,IPP) 중 택일 된 어느 하나로 적용할 수 있는 것이다.

도 3 (B)는 위 실시예의 변형 예로서 수지층(b) 하측에 동종의 수지층(b1) 내지는 동종계열의 수지층을 복층으로 하여 더 적층 형성한 것으로서, 배리어층(a) 일면에 부착된 수지층(b)이 메탈로센 저밀도 폴리에틸렌(mLLDPE) 일 경우 추가 적층 되는 수지층(b1) 또한 메탈로센 저밀도 폴리에틸렌(mLLDPE) 수지물로 적용하거나, 동종 계열의 수지물인 저밀도 폴리에틴렌(LDPE) 수지물로 치환하여 적용할 수 있는 것이다.

도 3 (C)는 위 실시예의 또 다른 변형 예로서 배리어층(a) 일면에 적층 된 수지층(b)이 메탈로센 저밀도 폴리에틸렌(mLLDPE) 일 경우 추가 적층 되는 수지층(c)을 이종의 수지물인 무연신 폴리프로필렌(CPP) 수지물로 치환하여 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 도 3 (D)와 같이 배리어층(a) 일면에 적층 된 수지층(b)이 메탈로센 저밀도 폴리에틸렌(mLLDPE)일 경우 그 하측으로 이종의 수지물인 무연신 폴리프로필렌(CPP) 수지층(c)을 적층하고 이어서 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 수지층(b1)과 무연신 폴리프로필렌(IPP) 수지층(c1)을 복층으로 혼합하여 배열 적층 할 수도 있는 것이다.

<배리어성 커버체의 실시예 2>

도시된 실시예의 배리어성 커버체(100a)는 기본적인 층 구조가 수지층(b)/배리어층(a)/수지층(b), 수지층(b1)/수지층(b)/배리어층(a)/수지층(b), 수지층(b)/배리어층(a)/수지층(b)/수지층(b1), 수지층(b1)/수지층(b)/배리어층(a)/수지층(b)/수지층(b1), 수지층(c)/배리어층(a)/수지층(b), 수지층(c)/배리어층(a)/수지층(b)/수지층(b1), 수지층(c1)/수지층(c)/배리어층(a)/수지층(b), 수지층(b1)/수지층(c)/배리어층(a)/수지층(b)/수지층(c1) 과 같은 것으로서, 알루미늄 포일이나 알루미늄증착필름 중 택일 된 어느 하나의 기재로 이루어진 배리어층(a)과 그 양면에 적층 된 수지층(b)으로 구성되는 것이며, 각종 요구 특성에 따라 동종 또는 이종의 열가소성 수지물을 단층 내지는 다층으로 하여 상기 수지층에 다양하게 적층 할 수 있는 것이다.

이때, 상기한 배리어층(a)은 배리어성 커버체의 중간층으로 적용되고, 배리어층 상측에 적층 된 수지층은 표층으로 적용되며, 배리어층 하측에 적층 된 수지층은 열 융착을 위한 기층으로 배치되는 것이다.

도 4a의 (A)와 같이 방습성과 가스배리어성이 우수한 알루미늄 포일을 기재로 한 배리어층(a) 상측과 하측에 내한성과 탄력성과 열 봉함성 및 그외 특성을 고루 갖춘 수지층(b)을 단층으로 적층하여 이루어진 배리어성 커버체(100a)를 체적팽창 흡수부재(T)의 외피로 적용할 수 있는 것이다.

위 실시예의 중간층으로 적용되는 배리어층(a)은 알루미늄 포일 일 수 있고 기층으로 적용되는 수지층은 열 융착 접합성 및 열봉함강도 등의 특성이 양호한 저밀도 폴리에틴렌(LDPE), 중밀도 폴리에틴렌(MDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 메탈로센 저밀도 폴리에틸렌(mLLDPE), 에틸렌ㆍ초산비닐 공중합체(EVA), 무연신 폴리프로필렌(CPP,IPP) 중 택일 된 어느 하나로 적용될 수 있으며, 표층으로 적용되는 수지층은 내충격성, 내한성, 내열성 등의 특성이 양호한 폴리에스테르 계열의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리아미드(PA) 중 택일 된 어느 하나로 채용될 수 있는 것이다.

도 4a의 (B)는 위 실시예의 변형 예로서 배리어층(a) 상측에 적층 된 수지층(b)에 동종 계열의 수지층(b1)을 복층으로 하여 더 적층 형성한 것으로서, 배리어층(a) 상측에 적층 된 수지층(b)이 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 일 경우 추가 적층 되는 수지층 또한 동종 계열의 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 수지층(b1)으로 적용할 수 있는 것이다.

도 4a의 (C)는 위 실시예의 또 다른 변형 예로서 배리어층(a) 하측에 적층 된 수지층(b)이 메탈로센 저밀도 폴리에틸렌(mLLDPE) 일 경우 추가 적층 되는 수지층(b1)을 동종 계열의 저밀도 폴리에틴렌(LDPE) 수지물로 치환하여 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 도 4a의 (D)와 같이 배리어층(a) 상측과 하측에 적층 된 수지층(b)에 동종의 수지층(b1)들을 적어도 2층 이상 복층으로 배열 적층 할 수도 있는 것이다.

또한, 본 발명은 배리어성 커버체(100a)를 도 4b의 (A), (B), (C), (D)와 같이 이종의 수지층을 배리어층 상측과 하측에 단층 내지는 복층의 형태로 다양하게 적층하여 실시할 수도 있는 것인데, 알루미늄 포일로 이루어진 배리어층(a)의 상측 수지층(c)을 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지층으로 적용하고 배리어층 하측의 수지층(b)을 메탈로센 저밀도 폴리에틸렌(mLLDPE) 수지물로 하여 이종의 단층 구조로 적층 하거나, 상측과 하측의 이종 수지층(b)(c)에 동종 계열의 수지층인 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)와 저밀도 폴리에틴렌(LDPE) 을 적어도 2층 이상 복층으로하여 배열 적층 할 수 있는 것이다.

본 발명은 위와 같이 다양한 실시예를 통한 다층 구조의 배리어성 커버체(100)(100a)를 체적팽창 흡수부재의 외피로 적용함으로서 체적팽창 흡수부재로서 요구되는 방습성과 가스 배리어성을 만족스럽게 실현할 수 있는 것이다.

다음의 설명은 배리어성 커버체의 하측에 배치되어진 고탄성 보형물을 설명하기 위한 것으로서, 상기 고탄성 보형물(200)은 체적팽창 흡수부재의 전체적인 형상 유지 및 탄력성을 제공하기 위한 것이며 계량기 내의 수돗물이 얼음으로 결빙되는 과정에서 필연적으로 발생하는 체적팽창을 압축과 팽창의 과정을 통해 실질적으로 흡수하는 역할을 담당하는 것이다.

도시된 실시예의 고탄성 보형물(200)은 실리콘 고무나 실리콘 스펀지나 발포성 스펀지 또는 합성고무를 기본 재료로 하여 도넛 또는 링 형상으로 성형하여 구성되는 것이며, 위 재료들의 특성에 대한 구체적 설명은 하기와 같다.

주지된 바와 같이 실리콘(SILICONE)은 규소와 산소 등이 화학적으로 결합하여 서로 연결된 모양을 갖는 폴리머(ORGANOSILOXANES POLYMER)로서, 중합의 정도에 따라 유상체(OIL), 고무모양(RUBBER), 수지모양(RESIN)으로 크게 구분될 수 있는 것이다.

특히 실리콘은 유기성과 무기성을 겸비한 독특한 화학재로서 여러 형태로 응용하여 사용되는 것이며, 온도에 따라 변화하는 일이 적은 내열성과 산화되지 않는 내산화성, 각종 약품에 대한 저항성과 물에 대한 내수성 및 발수성과 영하 55℃-70℃에서도 탄력성을 유지할 수 있는 내한성 등이 매우 우수한 고기능 재료이다.

실리콘 재료를 응용하여 얻어지는 대표적인 것으로서 실리콘 고무와, 실리콘 스펀지를 들 수 있는데, 실리콘 고무는 일종의 고무 탄성체로서 고중합도 곧은 사슬 모양의 디올가노폴리실록산에 미분 실리카 등을 보강제로 혼화하여 가교시켜 이루어지는 것이며 고탄력성과 내후성, 내한성, 방수성 등의 특성이 우수하다.

대표적인 실리콘 고무로는 미러블형 실리콘 고무(Millable Rubber)(주식회사 HRS 업체에서 생산되는 모델명 HR-431, HR-50LT, SW-20U)를 들 수 있는데, 실리콘 폴리머인 포리오가노실록산을 주원료로 하며 실리카(Silica)계의 보강성 충전제와 여러 가지 특성을 부여하기 위한 각종 첨가제를 배합하여 베이스 컴파운드(Compound)를 제조한 후 가류제를 첨가하여 가열 경화시켜 얻어지는 고무로서, 다른 유기계 고무에서는 볼 수 없는 내열, 내한, 내유, 내약품, 가스 배리어성 등의 우수한 특성을 갖추고 있으므로 본 발명의 고탄성 보형물로 적용하기에 매우 적합하다 할 것이다.

실리콘 스펀지(Room Temperature Vulcanizing Foam)는 상온에서 발포 경화되는 기포형 스펀지 탄성체로서 축합반응에 따라 가교 됨과 동시에 그때 부생하는 수소 가스로 인하여 발포되는 것이며, 백금화합물, 유기주석(Sn)화합물, 아민류 등의 반응촉매와 아미녹시형 무촉매의 2종 혼합에 따라 상온에서 반응하여 발포되는 것이다.

위 설명의 실리콘 스펀지는 다른 유기계 폼과 비교해서 내열성, 내한성, 고탄력성 등이 우수하여 이 또한 위 설명의 실리콘 고무와 마찬가지로 본 발명의 고탄성 보형물로 적용하기에 적합한 구성물이며, 바람직하게는 주식회사 HRS 업체의 HR-PS-120 제품을 적용하여 실시하여도 좋을 것이다.

또한, 실리콘 고무의 내한성(Cold Resistance)은 모든 종류의 유기계 고무 중에서 가장 우수하다. 천연고무와 일반고무는 영한 20℃ - 30℃ 정도의 저온에서 경화되는 일이 종종 발생하기도 하나 실리콘 고무는 영하 55℃ - 70℃에서도 탄성과 탄력 복원력을 양호하게 유지할 수 있는 것이며, 장시간 수중에 노출되어 있어도 물 흡수량은 1% 정도 이내로서 제품 특성에 별다른 영향을 미치지 않을 뿐만 아니라 상압(대기압)에서 스팀에 접촉하여도 거의 열화 하지 않는 우수한 특성을 보이는 것이다.

본 발명의 고탄성 보형물(200)은 다른 실시예로서 고무에 준하는 탄성과 탄력 복원력 및 변형 저항이 우수한 특성을 지닌 발포성 스펀지를 가공 성형하여 적용할 수도 있는 것인데, 발포성 스펀지는 가소성 수지물인 폴리우레탄, 폴리스틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등을 발포 성형함으로서 얻어지는 것이며, 금성 스펀지 회사에서 제공하는 상품 중 고탄성스펀지(High Resilience Form - 반발 탄성이 좋고 복원력이 뛰어난 제품)나 마블스펀지(Marble form - 각종 스펀지를 분쇄한 후 접착제를 넣어 재가공한 것으로서 탄성이 우수한 제품)를 기본 재료로 하여도 좋을 것이다.

한편, 고기능성을 요할 경우에는 고무와 수지의 중간 형태로서 충격흡수와 탄성력이 우수한 발포성 고분자 수지물인 EVA 스펀지를 기본 재료로 적용할 수도 있는 것이다.

도시한 또 다른 실시예의 고탄성 보형물(200)은 천연고무 원료에 유황과 같은 가황제를 가하여 물리적 특성을 향상시킨 고 탄력성의 합성고무를 기본 재료로 하여 성형 될 수도 있는 것이며, 합성고무의 종류로는 스티렌부타디엔고무(SBR), 폴리클로로프렌고무(CR), 니트릴고무(NBR), 부틸고무(IIR), 부타디엔고무(BR), 이소프렌고무(IR), 에틸렌프로필렌고무(EPR), 우레탄고무(urethane rubber), 아크릴고무(acrylic rubber) 등이 있으며, 나열된 위 합성고무들은 일반적으로 많이 알려진 재료들이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

다음의 설명은 위와 같은 적층 구조를 갖는 배리어성 커버체(100)(100a)와 고탄성 보형물(200)의 이중 결합 구조를 갖는 체적팽창 흡수부재(T)의 제조 과정을 살펴보기 위한 것이며, 도 5를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

우선적으로 배리어성 커버체(100)(100a)를 구성하는 배리어층(a)과 수지층(b)(b1)(c)(c1)을 단일 형체의 복합필름 형태로 적층하는 단계를 수행하되, 물 투습과 가스 투과를 차단하기 위한 알루미늄 포일을 기재로 한 배리어층(a)과 열 가소성 수지층(b)(b1)(c)(c1)을 필름 형태로 각각 제작한 후 접착제(s)를 이용하여 적층 하거나, 알루미늄 포일에 용융상태의 수지층들을 압출 코팅하여 적층 하는 가공법 중 택일 된 어느 하나의 가공법을 이용하여 배리어성 커버체로 적용하기 위한 다층 구조의 복합필름(F1)(F2)이 형성되는 것이다.

이때, 상기한 배리어층에 적층 되는 수지층(b)(b1)(c)(c1)은 배리어층 일면 내지는 양면에 형성될 수 있는 것이며, 필요에 따라 동종의 수지물이나 이종의 수지물을 단층 내지는 다층으로 적층 할 수 있는 것이다.

그런 다음 배리어성 커버체의 하측으로 배치되는 고탄성 보형물(200)의 성형 단계를 이어서 수행하는 것이며, 상기 성형 단계에서 보형물은 실리콘 계열의 고무 및 스펀지와 열 가소성 수지물로 이루어진 발포성 스펀지와 합성고무 중 택일 된 어느 하나의 재료를 이용하여 도넛 내지는 링 형태로 성형하는 것이다.

이때, 고탄성 보형물로 적용되는 원재료들을 도넛 또는 링 형태로 제작된 몰드와 가공기에 투입하여 보형물이 성형 제조되는 것이며, 본 발명에서는 고탄성 보형물을 성형하기 위한 가공기의 종류 및 몰드 구조를 한정하지는 않는 것이므로 이들(가공기,몰드)에 대한 구체적 설명은 생략하기로 한다.

위 단계들을 수행한 후에는 복합필름 형태의 배리어성 커버체(100)(100a)를 포켓 형상으로 성형하는 단계를 더 수행하는 것인데, 도 5와 같이 배리어성 커버체로 적용되는 복합필름 2장을 일정한 크기로 각각 재단한 후 서로 맞대어 포개놓고 일측을 제외한 나머지 면을 열 융착함으로서 포켓 형태의 배리어성 커버체가 준비되는 것이며, 이때 포켓형 커버체(100)(100a)의 하측을 원형의 보형물과 동심원을 그리는 반구형으로 성형하는 것이다.

이후, 포켓형 배리어성 커버체(100)(100a) 내부에 보형물(200)을 삽입하는 단계를 수행하고, 이어서 배리어성 커버체의 개봉부위를 열 융착 봉합함으로서 이중 구조의 체적팽창 흡수부재(T)가 성형되는 것이다.

그런 다음 최종적으로 체적팽창 흡수부재의 중앙을 열 융착하여 천공함으로서 끼움공(Tb)을 갖는 흡수부재가 완성되는 것이며, 상기 끼움공은 수도 계량기 내부에 흡수부재를 설치하는 과정에서 임펠러 구동축을 수용하기 위한 것이다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이 물 투습 및 가스 투과 차단효율이 우수한 배리어성 커버체와 탄성과 탄력 복원력이 우수한 고탄성 보형물의 이중 결합 구조로 갖는 체적팽창 흡수부재(T)는 방습성과 가스 배리어성 및 그 외 모든 특성을 모두 만족할 수 있어 수돗물과 오랜 기간 접촉하여도 압축공기가 유출되지 않아 설계된 체적을 항시 정확하게 유지할 수 있고, 압축 및 팽창의 반복 과정에서도 탄력복원 효율이 떨어지지 않아 계량기 내의 팽창된 부피를 즉시 대응하여 흡수함으로서 계량기 동파를 효율적으로 방지할 수 있음은 물론, 품질 안정성과 기능적 발란스를 향상시켜 계량기 동파방지 기술로서 매우 유용하게 적용 실시할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경물, 균등물 내지 대체물을 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

T: 체적팽창 흡수부재, Ta: 열 융착부,
Tb: 끼움공, 100,100a: 배리어성 커버체,
200: 고탄성 보형물, a: 배리어층,
b,b1,c,c1: 수지층, s: 접착제

Claims (13)

1. 외곽둘레 및 중앙 끼움공(Tb)의 내주면에 열 융착부(Ta)가 형성되어진 수도 계량기용 채적팽창 흡수부재(T)에 있어서, 상기 체적팽창 흡수부재는 물과 가스를 차단하기 위한 알루미늄 포일의 배리어층(a)과 상기 배리어층에 적층되는 수지층(b)(b1)(c)(c1)으로 이루어진 배리어성 커버체(100)(100a)와, 탄성과 탄력 복원력이 우수한 도넛형태의 고탄성 보형물(200)을 이중으로 결합하여 성형하되, 상기 배리어성 커버체(100)(100a)는 체정팽창 흡수부재의 상측에 배치되어 외피로 적용되고, 상기 고탄성 보형물(200)은 배리어성 커버체의 내측으로 배치되는 것을 특징으로 한 배리어성 커버체와 고탄성 보형물의 이중 구조로 조합된 수도 계량기 동파방지용 체적팽창 흡수부재
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 배리어성 커버체(100)(100a)의 수지층(b)(b1)(c)(c1)을 열가소성 수지로서 폴리올레핀 계열의 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 초저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 메탈로센 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 무연신 폴리프로필렌, 에틸렌ㆍ프로필렌고무, 에틸렌ㆍ초산비닐 공중합체, 에틸렌ㆍ아크릴산에스테르 공중합체, 아이오노머, 폴리에스테르 계열의 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리스티렌 계열의 폴리스티렌, 내충격성 폴리스티렌, 스티렌ㆍ부타디엔ㆍ스티렌ㆍ블록 공중합체, 폴리염화비닐 계열의 경질/연질 폴리염화비닐, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리우레탄, 에틸렌ㆍ비닐알코올 공중합체, 폴리염화비닐리덴으로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 1 이상으로 적층 조합하여 구성하는 것을 특징으로 한 배리어성 커버체와 고탄성 보형물의 이중 구조로 조합된 수도 계량기 동파방지용 체적팽창 흡수부재.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 배리어성 커버체의 수지층(b)(b1)(c)(c1)을 알루미늄 기재의 배리어층(a) 일면에 형성하되, 동종 또는 이종의 수지층을 단층 내지는 다층으로 하여 적층 한 것을 특징으로 한 배리어성 커버체와 고탄성 보형물의 이중 구조로 조합된 수도 계량기 동파방지용 체적팽창 흡수부재.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 배리어성 커버체의 수지층(b)(b1)(c)(c1)을 알루미늄 기재의 배리어층(a) 양면에 형성하되, 동종 또는 이종의 수지층을 단층 내지는 다층으로 하여 적층 한 것을 특징으로 한 배리어성 커버체와 고탄성 보형물의 이중 구조로 조합된 수도 계량기 동파방지용 체적팽창 흡수부재.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 배리어성 커버체(100)(100a)의 알루미늄 포일 배리어층(a)을 커버체의 중간층으로 배열하고, 상기 배리어층에 적층 된 수지층(b)(b1)(c)(c1)은 표층과 기층으로 배치하는 것을 특징으로 한 배리어성 커버체와 고탄성 보형물의 이중 구조로 조합된 수도 계량기 동파방지용 체적팽창 흡수부재.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 고탄성 보형물(200)은 실리콘 스펀지, 고탄성 스펀지, 마블 스펀지, 발포성 폴리우레탄 스펀지, 발포성 폴리스틸렌 스펀지, 발포성 폴리에틸렌 스펀지, 발포성 폴리프로필렌 스펀지, 발포성 EVA 스펀지, 실리콘 고무, 스티렌부타디엔 합성고무, 폴리클로로프렌 합성고무, 니트릴 합성고무, 부틸 합성고무, 부타디엔 합성고무, 이소프렌 합성고무, 에틸렌프로필렌 합성고무, 우레탄 합성고무, 아크릴 합성고무로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 기본 재료로 하여 성형되는 것을 특징으로 한 배리어성 커버체와 고탄성 보형물의 이중 구조로 조합된 수도 계량기 동파방지용 체적팽창 흡수부재.
   
7. 배리어층(a)과 수지층(b)(b1)(c)(c1)으로 이루어지는 배리어성 커버체(100)(100a)를 복합필름의 형태로 적층하는 단계와; 실리콘 계열의 고무 및 스펀지와 발포성 스펀지와 합성고무 중 택일 된 어느 하나의 재료를 이용하여 고탄성 보형물을 도넛 내지는 링 형태로 성형하는 단계와; 상기 적층단계를 수행한 배리어성 커버체(100)(100a)를 일정한 크기로 재단한 후 일측을 제외한 나머지 면을 열 융착하여 포켓형태로 성형하는 단계와; 상기 성형단계를 수행한 배리어성 커버체(100)(100a) 내부에 고탄성 보형물(200)을 삽입하는 단계와; 상기 삽입단계를 수행한 배리어성 커버체의 개봉부위를 열 융착 밀봉하여 체적팽창 흡수부재(T)로 성형하는 단계와; 상기 성형단계를 거친 체적팽창 흡수부재의 중앙을 열 융착 천공하여 끼움공(Tb)을 형성하는 단계;를 순차적으로 수행하여서 된 배리어성 커버체와 고탄성 보형물의 이중 구조로 조합된 수도 계량기 동파방지용 체적팽창 흡수부재 제조방법.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 배리어성 커버체(100)(100a)의 적층단계는 물과 가스를 차단하기 위한 배리어층(a)의 일면 또는 양면에 열가소성 수지물로 이루어진 수지층(b)(b1)(c)(c1)을 복합필름의 형태로 적층 하되, 상기 배리어층(a)과 수지층(b)(b1)(c)(c1)을 각각 별개로 제작한 후 접착제를 이용하여 접합하거나, 배리어층 일면에 수지층을 용융상태에서 압출 코팅하여 접합하는 가공법 중 택일 된 어느 하나의 가공법을 이용하여 적층 하는 것을 특징으로 한 배리어성 커버체와 고탄성 보형물의 이중 구조로 조합된 수도 계량기 동파방지용 체적팽창 흡수부재 제조방법.
   
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 배리어성 커버체(100)(100a)를 포켓 형태로 성형하는 단계에서 커버체의 하측을 보형물(200)과 동심원을 그리는 반구형으로 성형하여서 된 것을 특징으로 한 배리어성 커버체와 고탄성 보형물의 이중 구조로 조합된 수도 계량기 동파방지용 체적팽창 흡수부재 제조방법.
   
   
   
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