KR101431674B1 - 불소수지 코팅층을 지닌 고무 다아이프램 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일면에 의하면, 바디(11) 상에 본넷(12)과 콤프레셔(13)를 지니는 밸브에 수용되어 유체 흐름을 단속하는 다이아프램에 있어서: 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)의 사이에 고무 다이아프램(20)을 일체로 열융착하여 캡슐형 다이아프램(40)을 형성한 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 각종 용제나 특수한 화학물질에 대해서도 안정된 차단력을 확보하면서 비교적 고온의 환경에서도 경도 경화나 신축성 약화가 지연되어 내구성을 향상할 수 있는 효과가 있다.
이에 따라, 각종 용제나 특수한 화학물질에 대해서도 안정된 차단력을 확보하면서 비교적 고온의 환경에서도 경도 경화나 신축성 약화가 지연되어 내구성을 향상할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 코팅층을 지닌 고무 다아이프램 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 각종 용제나 특수한 화학물질에 대해서도 안정된 차단력을 확보하면서 비교적 고온의 환경에서도 경도 경화나 신축성 약화가 지연되어 내구성을 향상할 수 있는 불소수지 코팅층을 지닌 고무 다아이프램 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 다이아프램 밸브는 패킹을 지니지 않아 구조가 간단하면서 우수한 내식성을 발휘할 수 있기 때문에 반도체, 제약회사, 화학공장 등에 유체의 흐름을 단속하는 용도로 널리 사용되고 있다. 다만, 온도와 압력에 따른 제약이 있기 때문에 안정정인 차단력을 확보하여 실링력을 높이고 장기간 사용에도 내구성을 유지하는 물성이 요구된다.
이와 관련되는 선행기술의 일예로서, 한국 등록실용신안공보 제0338649호는 밸브몸체의 관로상에 구비되고, 그 중앙부에 돔형상의 개폐부가 각각 형성된 제 1 다이아프램과 제 2 다이아프램을 갖는 다이아프램 밸브에 있어서, 상기 제 1 다이아프램과 제 2 다이아프램을 접착시켜 일체화하고, 제 1 다이아프램의 개폐부상에 돌출된 돌출부에는 핸들과 결합되는 볼트의 머리부를 매설하여 구비한다. 이에 따라, 밸브몸체의 관로를 개폐시키는 다이아프램의 유연성이 증대되어 실링성능이 향상되는 효과를 기대한다.
그러나, 이는 제1다이어프램(PTFE)과 제2다이어프램(EPDM ,VITON)가 서로 분리된 상태로 구성되거나 단순하게 접착한 방식이므로 실링력과 더불어 내구성을 향상하기에 미흡한 단점을 보이고 있다.
선행기술의 다른 예로서, 한국 등록실용신안공보 제0280434호는 다아아프램 밸브의 몸체와 다이아프램을 포함하는 다아아프램 밸브에 있어서, 다아아프램 밸브의 몸체는 내면이 금형에 의하여 불포화 폴리에스테르 수지 조성물로 가열 가압하여 성형 코팅된 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 내열성, 내약품성(내산 및 내알카리성), 내마모성이 우수하여 화학공장에서 장시간 사용하는 것이 가능한 효과를 기대한다.
그러나, 이는 밸브의 몸체를 코팅하는 것이므로 다이아프램 자체의 기밀력 향상과 거리가 있고, 이에 따라 내열성, 내약품성, 내마모성을 장기간 유지하기 곤란한 단점을 지니고 있다.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 각종 용제나 특수한 화학물질에 대해서도 안정된 차단력을 확보하면서 비교적 고온의 환경에서도 경도 경화나 신축성 약화가 지연되어 내구성을 향상할 수 있는 불소수지 코팅층을 지닌 고무 다아이프램 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 의하면, 바디 상에 본넷과 콤프레셔를 지니는 밸브에 수용되어 유체 흐름을 단속하는 다이아프램에 있어서: 상부 코팅시트와 하부 코팅시트의 사이에 고무 다이아프램을 일체로 열융착하여 캡슐형 다이아프램을 형성한 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따르면 상기 상부 코팅시트와 하부 코팅시트는 불소수지(PFA, PTFE)를 사용하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따르면 상기 본넷에 의하여 가압되는 영역에 상부 코팅시트와 하부 코팅시트를 열융착한 접합부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일면에 의하면, 제1항의 구조를 지니는 다이아프램의 제조방법에 있어서: 상하 금형을 예열하는 제1단계; 상기 금형에 코팅시트를 투입하여 상부 코팅시트와 하부 코팅시트를 성형하는 제2단계; 상기 상부 코팅시트와 하부 코팅시트 사이에 고무 다이아프램을 설정된 위치로 맞추어 적층하는 제3단계; 및 상기 적층된 상부 코팅시트, 고무 다이아프램, 하부 코팅시트를 열융착하여 캡슐형 다이아프램을 완성하는 제4단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따르면 상기 제3단계는 상부 코팅시트와 하부 코팅시트보다 작은 치수의 고무 다이아프램을 투입하여 전둘레 가장자리에서 상부 코팅시트와 하부 코팅시트가 직접 접촉하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따르면 상기 제4단계는 융착 온도를 350~400℃로 유지하고, 융착 압력을 45~55Kgf/㎠로 유지하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 각종 용제나 특수한 화학물질에 대해서도 안정된 차단력을 확보하면서 비교적 고온의 환경에서도 경도 경화나 신축성 약화가 지연되어 내구성을 향상할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 다이아프램 밸브의 주요 구성을 나타내는 부분 단면도
도 2는 본 발명의 다이아프램 밸브의 주요 구성을 나타내는 부분 단면도
도 3은 도 2의 밸브에서 주요부를 분리하여 나타내는 구성도
도 4는 본 발명에 따른 다이아프램의 제조방법을 나타내는 구성도
도 2는 본 발명의 다이아프램 밸브의 주요 구성을 나타내는 부분 단면도
도 3은 도 2의 밸브에서 주요부를 분리하여 나타내는 구성도
도 4는 본 발명에 따른 다이아프램의 제조방법을 나타내는 구성도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일면은 바디(11) 상에 본넷(12)과 콤프레셔(13)를 지니는 밸브에 수용되어 유체 흐름을 단속하는 다이아프램에 관련된다. 본넷(12)은 바디(11) 상에서 다이아프램의 가장자리를 압착하여 실링하고, 콤프레셔(13)는 핸들(도시 생략)의 조작으로 승하강하며 다이아프램을 가압한다. 다이아프램의 승하강에 의하여 바디(11) 상의 유로가 단속된다.
본 발명에 따르면 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)의 사이에 고무 다이아프램(20)을 일체로 열융착하여 캡슐형 다이아프램(40)을 형성한다. 고무 다이아프램(20)은 고무 소재(예컨대 EPDM ,VITON)를 사용한다. 고무 다이아프램(20)의 상하면으로 각각 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)로 감싸서 캡슐형 다이아프램(40)을 형성한다. 이에 따라, 고무 다이아프램(20)은 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)에 비하여 물성의 기대치가 약화될 수 있다.
이때, 상기 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)는 불소수지(PFA, PTFE)를 사용하는 것을 특징으로 한다. 불소수지(PFA)는 내화학성 외에 내열성, 내수성, 이형성이 우수하여 사출성형이 가능하다. 이에 따라, 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)는 프레스와 금형을 이용하여 열융착하는 과정에서 열변형이 최소화되고 금형에서 용이하게 이탈될 수 있다. 그리고 보다 높은 온도에서 사용이 가능하게 됨으로써 다이어프램 밸브의 사용주기를 크게 연장시킬 수 있다.
한편, 상기 본넷(12)에 의하여 가압되는 영역에 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)를 열융착한 접합부가 형성된다. 고무 다이아프램(20)은 바디(11) 상에서 본넷(12)에 의한 가압력을 받지 않을 정도의 크기로 형성한다. 이에 따라 종래의 경우 본넷(12)과 콤프레셔(13)의 작용력이 고무 다이아프램에 전달되는 구조이었으나, 본 발명의 경우 단지 콤프레셔(13)의 작용력만 고무 다이아프램(20)에 전달된다.
도 3에서, 본 발명의 캡슐형 다이아프램(40)은 하부 다이아프램(16)과 결합되어 밸브를 구성한다. 하부 다이아프램(16)은 내화학성이 우수한 사불화불소수지(PTFE)를 사용한다.
작동에 있어서, 도 2처럼 본넷(12)은 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)를 가압하여 실링하고, 고무 다이아프램(20)은 콤프레셔(13)에 의한 작용력만 받는 상태로 된다. 이와 같이 고무 다이아프램(20)을 불소수지(PFA, PTFE) 소재의 시트로 감싼 캡슐형 다이아프램(40)을 사용함에 따라 산, 알칼리 및 각종 용제뿐만 아니라 불소 가스, 용융 알칼리 금속 및 3불호염소 등과 같은 특수한 화학물질에 대해서도 안정된 차단력을 확보할 수 있어 사용상의 안전성 및 신뢰성을 크게 향상시키는 동시에 사고위험을 경감할 수 있다.
본 발명의 다른 일면에 의하면, 전술한 청구항 제1항의 구조를 지니는 다이아프램의 제조방법에 관련된다. 다이아프램은 다이아프램 밸브의 바디(11) 상에 본넷(12)과 콤프레셔(13)를 개재하여 설치되는 부품의 하나로서 변경된 구조를 바탕으로 양산에 적용하기 위한 기술적 접근이 필요하다.
본 발명의 제1단계(S10)는 상하 금형(M)을 예열하는 과정을 거친다. 금형(M)은 설정된 열융착 온도에 단시간에 도달하기 위한 평상시 설정 온도로 예열되고 유지된다. 금형(M)은 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)의 성형을 위한 것을 각각 구비한다.
본 발명의 제2단계(S20)는 상기 금형(M)에 코팅시트(30)를 투입하여 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)를 성형하는 과정을 거친다. 코팅시트(30)는 내화학성, 내열성, 내수성, 이형성이 우수한 불소수지(PFA, PTFE)를 사용한다. 각각의 금형(M)에서 코팅시트(30)를 가온 상태로 가압하여 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)를 형성한다. 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)는 후속 공정에서 다시 가온 및 가압 성형되므로 제2단계(S20)에서 치수 정밀성은 완화된다.
본 발명의 제3단계(S30)는 상기 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32) 사이에 고무 다이아프램(20)을 설정된 위치로 맞추어 적층하는 과정을 거친다. 고무 다이아프램(20)은 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)에 이미 형성된 요홈 상에 수용된다. 하부 코팅시트(32), 고무 다이아프램(20), 상부 코팅시트(31)의 적층은 또 다른 프레스 금형(M) 상에서 진행한다.
이때, 상기 제3단계(S30)는 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)보다 작은 치수의 고무 다이아프램(20)을 투입하여 전둘레 가장자리에서 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)가 직접 접촉하도록 한다. 고무 다이아프램(20)이 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)에 의하여 완전하게 감싸지고 노출되는 부분이 없는 상태로 적층된다. 이에 따라, 고무 다이아프램(20)은 본넷(12)에 접촉이나 가압되지 않고 콤프레셔(13)에 의하여 승하강 운동만 수행한다.
본 발명의 제4단계(S40)는 상기 적층된 상부 코팅시트(31), 고무 다이아프램(20), 하부 코팅시트(32)를 열융착하여 캡슐형 다이아프램(40)을 완성하는 과정을 거친다. 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)는 가장자리에서 가장 고온과 고압으로 융착된다. 도 2에서 하부 코팅시트(32)가 고무 다이아프램(20)의 저면에 접하고 상부 코팅시트(31)가 고무 다이아프램(20)의 상면과 측면에 접하는 상태로 열융착되어 캡슐형 다이아프램(40)으로 완성된다.
이때, 상기 제4단계(S40)는 융착 온도를 350~400℃로 유지하고, 융착 압력을 45~55Kgf/㎠로 유지하는 것이 좋다. 융착 온도와 압력이 설정치에 미달하면 접합력이 저하되거나 시간소요가 크고, 반대로 융착 온도와 압력이 설정치를 초과하면 손상이 초래될 우려가 커진다. 캡슐형 다이아프램(40)의 품질과 생산성을 고려할 때 380℃, 50Kgf/㎠가 가장 바람직한 공정 조건이다.
이와 같은 구성에 의하면 본넷(12)의 가압력이 코팅시트(31)(32)와 하부 다이아프램(16)에 전달되어 더욱 좋은 결합력을 유지할 수 있고, 비교적 고온인 100℃ 이상의 온도에서의 캡슐형 다이아프램(40)의 경도 경화 및 신축성 약화를 방지할 수 있다. 이에 따라 밸브 조립부분(볼트, 너트)의 이완 현상으로 내부 유체가 외부로 유출되는 사고를 방지할 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
11: 바디 12: 본넷
13: 콤프레셔 16: 하부 다이아프램
18: 상부 다이아프램 20: 고무 다이아프램
30, 31, 32: 코팅시트 40: 캡슐형 다이아프램
S10~S40: 단계
13: 콤프레셔 16: 하부 다이아프램
18: 상부 다이아프램 20: 고무 다이아프램
30, 31, 32: 코팅시트 40: 캡슐형 다이아프램
S10~S40: 단계
Claims (6)
- 바디(11) 상에 본넷(12)과 콤프레셔(13)를 지니는 밸브에 수용되어 유체 흐름을 단속하는 다이아프램에 있어서:
상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)의 사이에 고무 다이아프램(20)을 일체로 열융착하여 캡슐형 다이아프램(40)을 형성하되,
상기 본넷(12)에 의하여 가압되는 영역에 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)를 열융착한 접합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 불소수지 코팅층을 지닌 고무 다아이프램. - 청구항 1에 있어서,
상기 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)는 불소수지(PFA, PTFE)를 사용하는 것을 특징으로 하는 불소수지 코팅층을 지닌 고무 다아이프램. - 삭제
- 제1항의 구조를 지니는 다이아프램의 제조방법에 있어서:
상하 금형(M)을 예열하는 제1단계(S10);
상기 금형(M)에 코팅시트(30)를 투입하여 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)를 성형하는 제2단계(S20);
상기 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32) 사이에 고무 다이아프램(20)을 설정된 위치로 맞추어 적층하는 제3단계(S30); 및
상기 적층된 상부 코팅시트(31), 고무 다이아프램(20), 하부 코팅시트(32)를 열융착하여 캡슐형 다이아프램(40)을 완성하는 제4단계(S40);를 포함하여 이루어지고,
상기 제3단계(S30)는 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)보다 작은 치수의 고무 다이아프램(20)을 투입하여 전둘레 가장자리에서 상부 코팅시트(31)와 하부 코팅시트(32)가 직접 접촉하도록 하는 것을 특징으로 하는 불소수지 코팅층을 지닌 고무 다아이프램의 제조방법. - 삭제
- 청구항 4에 있어서,
상기 제4단계(S40)는 융착 온도를 350~400℃로 유지하고, 융착 압력을 45~55Kgf/㎠로 유지하는 것을 특징으로 하는 불소수지 코팅층을 지닌 고무 다아이프램의 제조방법.
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| KR1020130001434A KR101431674B1 (ko) | 2013-01-07 | 2013-01-07 | 불소수지 코팅층을 지닌 고무 다아이프램 및 그 제조방법 |
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ID=51737649
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2013
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Patent Citations (2)
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