KR101619373B1 - 불소수지 파이프 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 불소수지 파이프 제조방법에 있어서, 전원이 인가되면 가열되는 히팅드럼를 구비하는 단계(1); 상기 히팅드럼의 외주에 불소수지시트를 감싸되, 불소수지시트의 외면에 히팅드럼의 외주 길이 보다 1 ~ 5cm 긴 서스메시를 부착하고, 불소수지시트가 히팅드럼의 외주에 밀착되도록 하면서 2 ~ 3회 권선되는 단계(2); 상기 히팅드럼에 감긴 불소수지시트 외주에 불소수지시트 외면 전체를 덮으면서 감싸고 전원이 인가되면 가열되는 밴드히터를 결합하여 불소수지시트가 히팅드럼에 감겨진 상태에서 밴드히터가 외면에서 가압하는 상태로 고정시키는 단계(3); 상기 히팅드럼과 밴드히터에 전원을 인가시켜 350 ~ 380℃로 30 ~ 60분 동안 가열하는 단계(4);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 불소수지 파이프 제조방법에 관한 것이다.

Description

불소수지 파이프 제조방법{Making method for polytetrafluoro ethylene pipe}

본 발명은 불소수지 파이프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온에서의 변형을 방지하고 불소수지 파이프의 내구성을 향상시킨 불소수지 파이프 제조방법에 관한 것이다.

불소수지 파이프는 불소수지의 화학적 안정성 및 열적 안정성이 우수하며, 자기 윤활성을 갖기 때문에 마찰계수가 작다. 이런 이유로 화학약품 및 유독물질의 이송배관에 주로 사용한다. 또한 고온에서의 변형 때문에 80℃ 이하에서 사용하는 것이 일반적이다.

산업현장에서 가장 많이 사용되는 불소수지의 한 종류인 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)는 용점 327℃의 결정성 폴리머로 연속사용온도는 260℃이고 저온(-268℃)에서 고온까지 안정되게 사용할 수 있다. 내약품성은 유기 재료 중에서는 최고로 산 . 알칼리, 각종 용제에는 전혀 침해되지 않고, 불소 가스, 용융 알칼리 금속, 염소 등의 특수한 약품에 가혹한 조건에서만 침해되며 가스킷, 패킹, 각종 시일재 등에 이용되고 있다.

기계적 특성에서의 최대 특징은 마찰계수가 작은 것으로 각종 충전재로 보강되며 무급유 슬라이딩재의 베어링(Bearing)등에 사용되고 있다. 또 비접착성도 큰 특징으로 프라이팬이나 각종 강관의 코팅등에 최적이다.

한편, 용착은 되어도 접착제를 사용할 수 없다는 결점이 있다. 전기특성, 특히 유전특성은 가장 우수하며, 넓은 주파수도 온도범위에 걸쳐서 안정적이고, 낮은 유전율 및 유전정접을 나타낸다. 내코로나성은 떨어지나 다른 절연 특성도 우수하며 전기, 전자부품으로서 통신 컴퓨터 전자기기 등의 부품으로 사용되고 있다.

이러한 장점 때문에 내산성 화학물질을 사용하는 곳에서는 화학물질의 이송파이프로서 불소수지 파이프를 많이 사용한다.

불소수지 파이프는 전술한 바와 같이, 내식성, 내화학성, 내마모성 등 여러가지 장점이 있지만, 합성수지나 금속파이프 보다는 내구성이나 강도가 떨어지는 단점이 있다. 불소수지 파이프의 강도나 내구성을 높이기 위하여 불소수지 파이프 재료인 시트를 두껍게 제조하거나, 불소수지 파이프 외주면에 강판이나 합성수지판으로 이루어진 보조재를 덧되서 제조하기도 한다.

불소수지 시트를 두껍게 하면 재료가 고가이어서 생산비도 많이 들어가지만 제조과정도 복잡해진다. 불소수지 파이프 외주면에 보조재를 덧되면 불소수지 특징 중 하나인 유연성이 떨어진다.

대한민국 공개특허 10-2010-17720호(2010.02.16) 대한민국 공개특허 10-2004-113355호(2005.12.01) 대한민국 등록특허 10-745553호(2007.07.27) 대한민국 공개특허 10-1997-58886호(1997.08.12)

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 불소수지시트의 두께를 두껍게 하지 않아도 불소수지 파이프가 고온에서 변형되는 것을 방지하고 내구성을 향상시키며, 불소수지시트 사이에 서스메시를 결합시킬 때 불소수지시트의 특성 때문에 서스메시와 결합력이 떨어지지만, 이러한 결합력 저하를 방지할 수 있는 불소수지 파이프 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 불소수지 파이프 제조방법에 있어서, 전원이 인가되면 가열되는 히팅드럼를 구비하는 단계(1); 상기 히팅드럼의 외주에 불소수지시트를 감싸되, 불소수지시트의 외면에 히팅드럼의 외주 길이 보다 1 ~ 5cm 긴 서스메시를 부착하고, 불소수지시트가 히팅드럼의 외주에 밀착되도록 하면서 2 ~ 3회 권선되는 단계(2); 상기 히팅드럼에 감긴 불소수지시트 외주에 불소수지시트 외면 전체를 덮으면서 감싸고 전원이 인가되면 가열되는 밴드히터를 결합하여 불소수지시트가 히팅드럼에 감겨진 상태에서 밴드히터가 외면에서 가압하는 상태로 고정시키는 단계(3); 상기 히팅드럼과 밴드히터에 전원을 인가시켜 350 ~ 380℃로 30 ~ 60분 동안 가열하는 단계(4);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 불소수지 파이프 제조방법을 제공한다.

상기 단계(2) 후에 보조밴드를 불소수시시트의 전체 외면에 감은 후 상기 밴드히터를 고정하는 것을 특징으로 하고, 상기 서스메시의 앞뒷면에 불소수지시트 보다 융점은 20 ~ 50℃ 낮은 합성수지 박막필름을 부착하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 불소수지시트 사이에 서스메시가 결합되어 있어, 불소수지시트로만 파이프가 제조되었을 때 보다 인장강도나 압축강도 등 구조적 강도가 높아지고 충격에 의해서도 쉽게 피로 파괴가 일어나지 않아 내구성이 높아지며, 특히 80℃ 이상에서도 일반적인 불소수지 파이프에 비해 상대적으로 변형이 적어서 불소수지 파이프를 이용하는 온도범위가 넓어진다.

도 1은 본 발명에 따른 불소수지 파이프 제조방법을 나타내는 분해사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 불소수지 파이프 제조방법을 나타내는 결합사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 불소수지 파이프 제조방법을 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 불소수지시트에 서스메스가 결합된 상태를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 제조방법에 따라 제조된 불소수지파이프로서 불소수지시트 사이에 서스메시가 결합된 상태를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예로서 불소수지시트 사이에 서스메시를 결합하여 벨로우즈를 제조하는 과정을 나타낸 것이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 봉형의 히팅드럼(110)을 구비한다. 히팅드럼의 외형은 타원형으로도 할 수 있으나 대부분 불소수지 파이프의 내형이 원형이므로 그에 대응되도록 히팅드럼의 외형은 완전한 원형으로 하는 것이 바람직하다. 히팅드럼(110)의 높이는 50 ~ 100cm 이고, 직경은 10 ~ 50cm 이다. 히팅드럼(110)의 높이와 직경은 필요에 따라 가감할 수 있다. 히팅드럼(110)의 외주는 매끄럽게 가공하여 후술하는 불소수지시트와 밀착될 때 불소수지시트의 표면이 긁히거나 손상되지 않도록 한다.

히팅드럼(110)의 중심에는 히터봉(도시되지 않음)이 삽입될 수 있도록 봉공(112)이 형성되어 있다. 봉공(112)은 히터봉이 삽입되어 발열되면 히팅드럼 전체에 열을 확산시킬 수 있도록 하는 것으로, 수개 형성할 수도 있다.

히팅드럼(110)의 외주에는 불소수지시트(120)를 감는다. 불소수지시트(120)의 길이는 히팅드럼(110)의 외주 보다는 2 ~ 3배 길어야 한다. 이는 히팅드럼(110)의 외주에 감길 때 최소한 불소수시시트(120)가 두 번 이상 중복되어 겹칠 수 있도록 한 것이다. 불소수지시트의 길이는 원주 보다 2.1배의 길이가 바람직하다. 이는 후술하는 서스메스가 감기면서 1 ~ 3cm 중첩되는 길이이다.

불소수지시트(120)의 외면에는 서스메시(130)가 부착된다. 서스메시(130)는 스테인레스 재질의 강선으로 제조된 것으로 불소수지시트(120) 보다 상대적으로 더 강한 인장력과 구조적 강도를 갖는다.

서스메시(130)는 불소수지시트(120)의 선단에서 시작하여 히팅드럼(110)의 외주길이(πD) 보다 길이가 2 ~ 6cm 정도 길게 형성된다. 이는 서스메시(130)가 불소수지시트(120)와 함께 히팅드럼(110)에 1회 감기면서 서스메시(130)의 양쪽 끝부분이 서로 1 ~ 3cm 중첩될 수 있도록 한다.

서스메시(130)는 불소수지시트(120)의 선단에서 시작하여 히팅드럼(110)의 외주길이 보다 약간 길게 배치되어 있고, 불소수지시트(120)의 길이는 히팅드럼(110)의 외주 보다 2 ~ 3배 이므로, 서스매시(130)는 불소수지시트(120)와 불소수지시트(120) 사이에 위치하게 된다.

서스메시(130)의 폭은 불소수지시트(120)의 폭과 동일하게 하여 서스메시(130)가 결합되는 부분의 불소수지시트(120) 외면 전체를 덮으면서 결합된 상태가 되도록 한다.

서스메시(130)의 양면 전체에는 합성수지재(Perfluorinated acids)의 박막필름(140)을 부착시킨다. 박막필름(140)은 융점이 300 ~ 310℃ 정도로 불소수지시트(120) 보다 상대적으로 50 ~ 60℃ 낮다.

불소수지시트(120)가 히팅드럼(110)에 감긴 상태에서, 불소수지시트(120)의 외면에 밴드히터(150)를 채운다. 밴드히터는 원통형으로써 한쪽이 열려 있고, 열려 있는 쪽이 오므려지거나 확장되면서 내경이 가변되고 열려 있는 부분에 볼트/너트 방식의 체결부(160)를 형성하여 붙였다 뗄수 있도록 한 것으로, 밴드히터를 불소수지시트 외면에 끼워 넣어 불소수지시트 외면이 노출되지 않도록 완전히 감싼다.

볼트/너트 방식으로 형성되는 체결부(160)는 구조적 특성상 돌출되어야 하므로 평평하지 못해 불소수지시트(120)에 감길때 간섭에 의해 들뜨거나 밀착성이 떨어지므로 밴드히터(150)를 체결하기 전에 체결구조는 없지만 돌출된 부분이 없이 표면이 매끄러운 보조밴드(152)를 끼울 수 있다. 보조밴드(152)도 원통형으로서 한쪽이 열려 있어 외력이 가해지면 오므라들었다 확장되면서 내경의 크기를 조절할 수 있는 것으로 불소수지시트(120) 외면에 끼운 후 밴드히터(150)로 조이면 열려 있는 부분의 양단이 서로 정확히 맞대어지면서 불소수지시트(120)를 빈틈없이 완전히 감싸게 된다.

불소수지 파이프는 길이가 50 ~ 100cm가 일반적이므로 불소수지시트(120)의 폭도 그에 맞게 설정되는데, 밴드히터(150)의 폭이 너무 넓으면 파이프 제조과정에서 가압이 불균일 해져 불소수지시트(120)가 뒤틀리거나 밴드히터 자체가 사용중에 뒤틀려서 밀착성이 떨어지므로 폭을 20 ~ 30cm 정도로 나누어 연속해서 폭방향으로 이어 붙여 수개 밴딩시킬 수도 있다. 밴딩히터를 히팅드럼에 연속해서 체결할 때는 밴드히터 사이가 간격 없이 밀착되어야 하므로, 보조밴드도 빈틈없이 연속해서 배치해야 한다. 보조밴드(152)는 강판이므로 밴드히터 연결부에 작은 간격이 발생되어도 보조밴드(152)만 서로 밀착되어 있으면 압력이 가해질 때 그 압력이 적절히 분산되어 보조밴드 내측에 있는 불소수지시트(120)에 균형있게 압력을 가할 수 있다.

히팅드럼(110)에 불소수지시트(120), 서스메시(130), 박막필름(140), 밴드히터(150)가 감긴 상태에서, 히터봉과 밴드히터(150)에 전원을 인가하여 히팅드럼(110)과 밴드히터(150)를 가열시킨다.

히팅드럼(110)의 중심에는 봉공(112)이 형성되어 있어서 여기에 히터봉을 삽입하고 히터봉에 전원을 인가하면 히터봉이 가열되면서 열이 전도되어 히팅드럼(110)이 가열된다. 히팅드럼(110)의 온도는 350 ~ 380℃가 되도록 가열한다. 밴드히터(150)에도 일측에 전원을 인가하여 밴드히터(150)의 온도가 히팅드럼(110)과 마찬가지로 350 ~ 380℃가 되도록 가열한다.

히팅드럼(110)과 밴드히터(150)가 350 ~ 380℃로 가열된 상태에서 30 ~ 60분 동안 그 상태를 유지하면, 히팅드럼과 핸드히터에 면접촉된 불소수지시트 전체에 열이 전도되면서 일부 융해되어 말랑말랑해져 표면이 유연해지고, 불소수지시트(120) 사이에 부착되어 있던 박막필름(140)은 융점 보다 높은 온도로 가열되므로 완전히 융해되어 유동성이 생기면서 인접한 불소수지시트(120)의 표면에 일부 흡수되면서 도포 된다. 이때 서스메시는 유연해진 불소수지시트 표면에 파고들면서 불소수지시트와 결합되고, 박막필름이 완전히 융해되면서 불소수지시트와의 결합력을 더욱 높인다. 또한 불소수시시트 상호간에도 표면이 일부 융해되면서 조직이 혼합되어 일체화된다.

즉, 히팅드럼(110)과 밴드히터(150)를 통해 30 ~ 60분 동안 불소수지시트(120)를 가열한 후에 전원을 차단하여 냉각시키면 일부 융해되어던 불소수지시트(120)와 완전히 융해되었던 박막필름(140)이 혼합되어 굳어지면서 불소수지시트 (120)사이에 끼어져 있던 서스메시(130)가 불소수지시트(120)에 유동 없이 완전히 밀착되면서 결합 된다. 이는 융해되었던 박막필름(140)이 접착제와 같은 매개체가 되어 경화되면서 서스메시(130)가 불소수지시트(120)와 단단히 결합된 상태로 일체화 된다.

불소수지시트(120)가 가열되었다가 냉각되어 서스메시(130)와 일체화된 상태에서 밴드히터(150) 및 보조밴드(152)를 제거하고, 히팅드럼(110)에서 불소수지시트(120)를 잡아 빼내면 서스메시(130)가 내재된 불소수지 파이프가 완성된다.

다른 실시예로서, 불소수지 튜브 사이에 서스메시가 삽입된 불소수지 벨로우즈를 제조할 수 있다.

불소수지 벨로우즈로 제조하는 방법으로서, 도 6과 같이, 제1불소수지 튜브(220)를 구비하고, 제1불소수지 튜브(220)의 외경 보다 내경이 0.5 ~ 1.0mm 큰 제2불소수지(230) 튜브를 구비한 다음, 제1불소수지 튜브(220) 외면 전체에 양면에 박막필름이 부착된 서스메스(130)를 감고, 제2불소수지 튜브(230)를 끼워, 서스메시(130)가 제1불소수지 튜브(220)와 제2불소수지 튜브(230) 사이에 끼인 상태의 불소수지 튜브조립체(210)를 제작한다.

서스메시(130)가 중간에 결합된 불소수지 튜브조립체(210) 양단부에 플랜지(240)가 일체로 장착되도록 결속한다.

상기 플랜지(240)에 고정된 불소수지 튜브조립체(210)의 양단을 플레어링 작업한다.

상기 불소수지 튜브조립체(210)의 상하단을 밀폐시켜 공기압을 주입할 수 있도록 상하부 플렌지에 상하부 커버를 결합하되, 커버 사이에 불소수지 튜브조립체(210)의 내면과 인접하는 코어금형을 삽입한다.

상기 플랜지, 불소수지 튜브조립체, 커버, 코어금형이 조립된 플랜지 조립체를 전기로에 장입한 후 가열하면서 불소수지 튜브조립체에 공기압을 가하여 전기로 안에서 불소수지 튜브조립체를 팽창시켜 주름부를 형성시킨다.

상기 전기로 안에서 불소수지 튜브조립체를 성형시킨후 불소수지 튜브조립체에 지속적으로 공기압을 가하면서 40 ~ 80분 동안 유지한다.

상기 불소수지 튜브조립체(240)를 전기로에서 꺼낸 후 공기압을 불소수지 튜브조립체에 지속적으로 가하면서 외기와 열평형을 이룰 때까지 자연냉각시키면 불소수지 벨로우즈가 완성된다.

110 : 히팅드럼 112 : 봉공
120 : 불소수지시트 130 : 서스메시
140 : 박막필름 150 : 밴드히터
152 : 보조밴드 160 : 체결부

Claims (3)

1. 불소수지 파이프 제조방법에 있어서,
   전원이 인가되면 가열되는 히팅드럼를 구비하는 단계(1);
   상기 히팅드럼의 외주에 불소수지시트를 감싸되, 불소수지시트의 외면에 히팅드럼의 외주 길이 보다 1 ~ 5cm 긴 서스메시를 부착하고, 불소수지시트가 히팅드럼의 외주에 밀착되도록 하면서 2 ~ 3회 권선되는 단계(2);
   상기 히팅드럼에 감긴 불소수지시트 외주에 불소수지시트 외면 전체를 덮으면서 감싸고 전원이 인가되면 가열되는 밴드히터를 결합하여 불소수지시트가 히팅드럼에 감겨진 상태에서 밴드히터가 외면에서 가압하는 상태로 고정시키는 단계(3);
   상기 히팅드럼과 밴드히터에 전원을 인가시켜 350 ~ 380℃로 30 ~ 60분 동안 가열하는 단계(4);
   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 불소수지 파이프 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 단계(2) 후에 보조밴드를 불소수시시트의 전체 외면에 감은 후 상기 밴드히터를 고정하는 것을 특징으로 하는 불소수지 파이프 제조방법.
   
3. 삭제

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