KR101793662B1 - 패킹실 구조를 갖는 선박용 신축 조인트 제조를 위한 금형 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 패킹실 구조를 갖는 선박용 신축 조인트 제조를 위한 금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 성형시 고무원료의 손실률을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 내마모성 및 내구성이 우수한 패킹실 구조를 갖는 선박용 신축 조인트 제조를 위한 금형에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 고무원료가 투입되는 투입구와, 투입구와 연통된 콜드런너부가 구비되는 콜드런너블록; 콜드런너블록의 하부에 설치되는 것으로, 상형과, 하형과, 상형의 상측에 구비되는 제1가열판 및 하형의 하측에 구비되는 제2가열판으로 이루어진 가열판과, 상형과 하형의 내부에 형성되어 투입구로부터 투입된 고무원료가 성형되는 캐비티를 포함하는 성형부; 콜드런너블록과 성형부의 사이에 설치되어 가열판에 의해 발생된 열이 콜드런너블록으로의 전도를 차단하는 단열부;를 포함하는 것으로,
콜드런너부는, 투입구로부터 투입된 고무원료를 수평방향으로 이동시키는 런너와, 이동된 고무원료를 단열부를 관통해 캐비티로 안내해 주입하기 위해 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 작아지도록 형성되는 복수 개의 게이트를 포함하고,
제1가열판 및 제2가열판 각각에서 상형 및 하형까지의 열전달계수는 5800~6200W/m2K이고, 상형과 하형 사이 경계부분에서의 열전달계수는 1800~2200W/m2K이며,
고무원료는, 원료고무를 포함하는 고무조성물과, 고무조성물에 분산되는 파라계 아라미드 단섬유를 포함하여 형성되되,
고무조성물은, 원료고무 100 PHR에 대하여, SRF(semi reinforcing furnace)와 FEF(fast extrusion furnace) 중 어느 하나 이상을 포함하는 카본블랙 10~50 PHR, 가교조제 1~5 PHR, 스테아르산 1~2 PHR, 수산화칼슘 5~10 PHR, 디옥틸아디페이트(DOA, dioctyl adipate) 2~10 PHR를 포함하여 형성되고,
파라계 아라미드 단섬유는, 파라계 아라미드섬유에 RFL(resorcinol formaldehyde latex)로 표면처리한 후 1~6㎜로 균일하게 절단하여 형성되는 것으로, 혼합기 내부의 제1로터와 제2로터가 치합되는 치합식 교차 로터(intermeshing rotor)를 통하여 고무조성물에 분산되는 것을 특징으로 하는 패킹실 구조를 갖는 선박용 신축 조인트 제조를 위한 금형을 기술적 요지로 한다.
이러한 본 발명은, 고무원료가 투입되는 투입구와, 투입구와 연통된 콜드런너부가 구비되는 콜드런너블록; 콜드런너블록의 하부에 설치되는 것으로, 상형과, 하형과, 상형의 상측에 구비되는 제1가열판 및 하형의 하측에 구비되는 제2가열판으로 이루어진 가열판과, 상형과 하형의 내부에 형성되어 투입구로부터 투입된 고무원료가 성형되는 캐비티를 포함하는 성형부; 콜드런너블록과 성형부의 사이에 설치되어 가열판에 의해 발생된 열이 콜드런너블록으로의 전도를 차단하는 단열부;를 포함하는 것으로,
콜드런너부는, 투입구로부터 투입된 고무원료를 수평방향으로 이동시키는 런너와, 이동된 고무원료를 단열부를 관통해 캐비티로 안내해 주입하기 위해 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 작아지도록 형성되는 복수 개의 게이트를 포함하고,
제1가열판 및 제2가열판 각각에서 상형 및 하형까지의 열전달계수는 5800~6200W/m2K이고, 상형과 하형 사이 경계부분에서의 열전달계수는 1800~2200W/m2K이며,
고무원료는, 원료고무를 포함하는 고무조성물과, 고무조성물에 분산되는 파라계 아라미드 단섬유를 포함하여 형성되되,
고무조성물은, 원료고무 100 PHR에 대하여, SRF(semi reinforcing furnace)와 FEF(fast extrusion furnace) 중 어느 하나 이상을 포함하는 카본블랙 10~50 PHR, 가교조제 1~5 PHR, 스테아르산 1~2 PHR, 수산화칼슘 5~10 PHR, 디옥틸아디페이트(DOA, dioctyl adipate) 2~10 PHR를 포함하여 형성되고,
파라계 아라미드 단섬유는, 파라계 아라미드섬유에 RFL(resorcinol formaldehyde latex)로 표면처리한 후 1~6㎜로 균일하게 절단하여 형성되는 것으로, 혼합기 내부의 제1로터와 제2로터가 치합되는 치합식 교차 로터(intermeshing rotor)를 통하여 고무조성물에 분산되는 것을 특징으로 하는 패킹실 구조를 갖는 선박용 신축 조인트 제조를 위한 금형을 기술적 요지로 한다.
Description
본 발명은 패킹실 구조를 갖는 선박용 신축 조인트 제조를 위한 금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 성형시 고무원료의 손실률을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 내마모성 및 내구성이 우수한 패킹실 구조를 갖는 선박용 신축 조인트 제조를 위한 금형에 관한 것이다.
최근 선박이 대형화됨에 따라 카고 구역의 증대를 위하여 엔진룸 공간의 최소화가 요구되고 있다. 이처럼 엔진룸 부근에 설치되던 연료유 탱크가 선박 중심부로 이동됨에 따라 선체 하부의 내측에 연료유 공급관이 설치되면서 신축 조인트가 함께 설치되고 있다.
하지만 파도에 의한 영향으로 호깅(hogging), 새깅(sagging) 등에 의한 모멘트 증가로 인하여 신축 조인트의 수축 이완 운동량 또한 증가함에 따라 신축 조인트의 마모가 가속화되어 누유가 빈번히 발생하고 있다.
이러한 연료유의 누유는 화재 발생의 위험을 초래하고, 선체 하부에 설치된 신축 조인트의 유지 보수가 어려우며, 선박 인도 후 2년 내 누유로 인한 A/S 발생시 약 1억원/척의 처리비용이 발생(즉, 연료유 제거에 따른 위험성 증가로 처리비용 상승)하고 있는 실정이다.
이러한 실정을 반영하여, 고무를 이용한 선박용 신축 조인트의 사출성형에 사용되는 금형을 개발하고자 하는 움직임이 나타나고는 있으나, 현재까지는 Compression mold, Transfer mold, Injection mold 등의 금형 기술에 머무르고 있다할 것이다.
Compression mold는 보통 가장 많이 사용되는 금형으로, 금형 제작이 쉽고 수작업을 하는 금형이라 할 수 있다. 즉, Compression mold는 시작금형이나 소량 생산용 또는 소형 제품 등을 생산할 때 적용하는 구조로써, 금형의 상형을 열고 고무원료를 적정량 투입하여 자동 또는 수동으로 프레스를 조작한다.
하지만 고무원료 투입량에 따라 Burr의 두께가 좌우되어 사상작업이 어려운 경우가 많아 Burr양이 제품의 기능에 영향을 주지 않을 경우에만 적용한다는 단점이 있다.
Transfer mold는 제품의 형상이 복잡하거나 Compression mold에서 작업이 곤란한 제품을 제작하기 용이한 방법으로, 금형의 상형과 하형을 형합하고 상형의 상부(Pot)에 고무를 투입하여 금형이 닫히는 힘으로 고무를 제품으로 성형하는 방식이다.
이러한 Transfer mold는 Compression mold보다 상태가 좋으며 Compression mold에서 작업이 어려운 복잡한 형상도 작업 가능하다는 장점은 있으나, 고무원료의 손실률이 많아 제조비용에 영향을 줄 수 있을 뿐만 아니라 작업시간도 오래 소요된다는 단점이 있다.
Injection mold는 생산수량이 일정량 이상일 경우 적용하는 것으로, 고무원료가 금형에 투입되기 전에 예열이 되어 있어 성형시간이 단축되며 스크루 통과시 적절한 믹싱 효과도 있어 우수한 품질의 제품을 얻을 수 있다.
그리고 제품의 형상이나 금형의 설계방법에 따라 다양한 작업성을 얻을 수 있으며 대량생산시 적절한 장점도 있으며 Compression mold보다 복잡한 형상의 제품을 제작에도 용이하다는 장점이 있다.
그러나 상술된 금형들을 이용하여 선박용 신축 조인트(expansion joint)를 제조할 경우, 고무원료의 손실률이 커서 생산성이 좋지 못하며, 선박용 신축 조인트의 외형이 안정적이지 못할 뿐만 아니라, 고무원료의 물성을 유지하기도 어렵다는 문제점이 있어왔다.
따라서 성형시 고무원료의 손실률을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 내마모성 및 내구성이 우수한 고품질의 선박용 신축 조인트를 제조할 수 있는 금형에 대한 새로운 기술개발 연구가 지속적으로 요구되는 시점이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 성형시 고무원료의 손실률을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 내마모성 및 내구성이 우수한 패킹실 구조를 갖는 선박용 신축 조인트 제조를 위한 금형을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 선박용 신축 조인트 제조를 위한 금형에 있어서, 고무원료가 투입되는 투입구와, 상기 투입구와 연통된 콜드런너부가 구비되는 콜드런너블록; 상기 콜드런너블록의 하부에 설치되는 것으로, 상형과, 하형과, 상기 상형의 상측에 구비되는 제1가열판 및 상기 하형의 하측에 구비되는 제2가열판으로 이루어진 가열판과, 상기 상형과 상기 하형의 내부에 형성되어 상기 투입구로부터 투입된 고무원료가 성형되는 캐비티를 포함하는 성형부; 및 상기 콜드런너블록과 상기 성형부의 사이에 설치되어 상기 가열판에 의해 발생된 열이 상기 콜드런너블록으로의 전도를 차단하는 단열부;를 포함하는 것으로, 상기 콜드런너부는, 상기 투입구로부터 투입된 고무원료를 수평방향으로 이동시키는 런너와, 이동된 고무원료를 상기 단열부를 관통해 상기 캐비티로 안내해 주입하기 위해 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 작아지도록 형성되는 복수 개의 게이트를 포함하고, 상기 제1가열판 및 상기 제2가열판 각각에서 상기 상형 및 상기 하형까지의 열전달계수는 5800~6200W/m2K이고, 상기 상형과 상기 하형 사이 경계부분에서의 열전달계수는 1800~2200W/m2K이며, 상기 고무원료는, 원료고무를 포함하는 고무조성물과, 상기 고무조성물에 분산되는 파라계 아라미드 단섬유를 포함하여 형성되되, 상기 고무조성물은, 상기 원료고무 100 PHR에 대하여, SRF(semi reinforcing furnace)와 FEF(fast extrusion furnace) 중 어느 하나 이상을 포함하는 카본블랙 10~50 PHR, 가교조제 1~5 PHR, 스테아르산 1~2 PHR, 수산화칼슘 5~10 PHR, 디옥틸아디페이트(DOA, dioctyl adipate) 2~10 PHR를 포함하여 형성되고, 상기 파라계 아라미드 단섬유는, 파라계 아라미드섬유에 RFL(resorcinol formaldehyde latex)로 표면처리한 후 1~6㎜로 균일하게 절단하여 형성되는 것으로, 혼합기 내부의 제1로터와 제2로터가 치합되는 치합식 교차 로터(intermeshing rotor)를 통하여 상기 고무조성물에 분산되는 것을 특징으로 하는 패킹실 구조를 갖는 선박용 신축 조인트 제조를 위한 금형을 기술적 요지로 한다.
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그리고 상기 게이트의 하단부 단면은, 사각 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 게이트의 하단부 너비는, 0.8~1.2㎜인 것을 특징으로 한다.
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상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명에 따른 패킹실 구조를 갖는 선박용 신축 조인트 제조를 위한 금형은, 콜드런너블록에서 성형부의 캐비티까지 고무원료가 직접 주입됨에 따라 고무원료의 손실률을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 내마모성 및 내구성이 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개념도.
도 2는 Injection mold를 통해 성형된 신축 조인트의 불량상태도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실사도.
도 2는 Injection mold를 통해 성형된 신축 조인트의 불량상태도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실사도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패킹실 구조를 갖는 선박용 신축 조인트 제조를 위한 금형은 콜드런너블록(100), 성형부(200) 및 단열부(300)로 이루어질 수 있다.
본 발명의 콜드런너블록(100)은 고무원료가 투입되는 투입구(110) 및 투입구(110)와 연통된 콜드런너부가 구비되는 구성이다.
즉 콜드런너블록(100)은 성형부(200)의 상부에 설치되는 것으로, 외부의 원료공급부로부터 공급받은 고무원료가 콜드런너블록(100)의 상면에 형성된 투입구(110)를 통해 성형부(200)에 형성된 캐비티(C)로 이동되도록 한다.
여기서 콜드런너부는 고무원료가 투입구(110)로부터 캐비티(C)로 분기되어 흐를 수 있도록 런너(120) 및 게이트(130)로 이루어져 설치될 수 있다.
런너(120)는 콜드런너블록(100)의 내부에 형성되는 것으로, 콜드런너블록(100)의 상면에 형성된 투입구(110)를 통해 유입된 고무원료를 수평방향으로 이동되도록 하여 캐비티(C)로 공급을 유도하는 역할을 한다.
게이트(130)는 런너(120)와 연통되도록 수직방향으로 복수 개 이루어지는 것으로, 런너(120)를 통하여 이동된 고무원료를 단열부(300)와 제1가열판(230)을 관통하여 캐비티(C)로 안내하여 주입하는 역할을 한다.
이때 게이트(130)는 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 작아지도록 형성되는 것이 바람직한데, 이는 투입구(110)로부터 공급받은 고무원료를 캐비티(C)로 원활하게 공급하기 위함이며, 또한 신축 조인트의 성형 완료 후에 게이트(130)의 하단부에 남은 고무를 깔끔하게 절단해 주기 위함이다.
종래의 게이트(130) 하단부는 원형으로 이루어진 것이 일반적이었으나, 본 발명의 발명자가 무수한 실험을 해본 결과, 게이트(130)의 하단이 원형일 경우, 고무원료가 캐비티(C)에 충진이 안정적으로 이루어지지 않아 신축 조인트의 물성이 저하됨을 확인할 수 있었다.
반면, 게이트(130)의 하단부를 사각 형상으로 설계한 결과, 원형 형상일 때보다 캐비티(C)로 공급되는 고무원료를 원활하게 공급이 가능하며, 캐비티(C) 내부에 빈 공간이 생기지 않게끔 충진 또한 원활하게 이루어짐을 확인할 수 있었다.
그리고 게이트(130)의 하단부 너비는 0.8~1.2㎜ 범위인 것이 바람직하다. 즉 종래에는 게이트(130)의 하단이 원형으로 이루어져 직경이 0.5㎜에 불과함에 따라 캐비티(C)에 고무원료의 충진이 잘 이루어지지 못하였으며, 충진 시간 또한 많이 소요되어 생산성이 좋지 못한 점에 착안하여, 게이트(130)의 하단부 너비를 0.8~1.2㎜의 범위로 확대하였으며, 실험 결과 게이트의 하단부 너비가 1㎜인 것이 더욱 바람직함을 확인할 수 있었다.
본 발명의 성형부(200)는 콜드런너블록(100)의 하부에 분리 가능하게 설치되는 것으로, 상하측에 제1가열판(230) 및 제2가열판(240) 또한 분리 가능하게 구비되어 투입구(110)로부터 투입된 고무원료가 성형되는 캐비티(C)가 내부에 형성된 구성이다.
이러한 성형부(200)는 제1가열판(230), 제2가열판(240), 제1가열판(230)과 제2가열판(240)의 사이에 상호 형합되는 상형(210)과 하형(220)으로 이루어질 수 있는데, 상형(210)은 하형(220)과 동일한 위치에 대응되도록 설치됨으로써 상형(210) 및 하형(220)과의 밀착 시 신축 조인트가 성형되는 공간인 캐비티(C)를 형성하게 되는 것이다.
제1가열판(230) 및 제2가열판(240)은 캐비티(C)로 주입된 고무원료를 가압하여 신축 조인트를 성형할 수 있도록, 상형(210)과 하형(220)을 고온으로 예열해준다.
아울러 성형부(200)의 상측에 구비된 제1가열판(230)은 투입구(110)를 통해 주입된 고무원료가 런너(120)와 게이트(130)를 통과하면서 가황되지 않고 캐비티(C)로 원활하게 유동될 수 있도록 해주기도 한다.
참고로 제1가열판(230) 및 제2가열판(240) 각각에서 상형(210) 및 하형(220)까지의 열전달계수는 5800~6200W/m2K일 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 6200W/m2K일 수 있다.
그리고 성형부(200)의 내부 즉, 상형(210)과 하형(220) 사이 경계부분에서의 열전달계수는 1800~2200W/m2K이며, 더욱 바람직하게는, 2000W/m2K일 수 있다.
상세하게는 열전달계수는 열전도도를 의미하는 것으로, 제1가열판(230) 및 제2가열판(240) 각각에서 상형(210) 및 하형(220)까지의 열전달계수가 5800W/m2K 미만이면 고무원료가 캐비티(C)에서 충분히 가류되게끔 우수한 열전도도를 달성할 수 없으며, 제1가열판(230) 및 제2가열판(240)에서 상형(210) 및 하형(220)까지의 열전달계수가 6200W/m2K를 초과하면 그 이하의 열전도계수와 대비하여 우수한 성형이 더이상 이루어지지 않음을 확인할 수 있다.
이와 함께, 상형(210)과 하형(220) 사이 경계부분에서의 열전달계수가 1800W/m2K 미만이면 전술된 바와 같이 고무원료가 캐비티(C)에서 충분히 가류되어 우수한 물성의 신축 조인트를 성형할 수 없으며, 상형(210)과 하형(220) 사이 경계부분에서의 열전달계수가 2200W/m2K를 초과하면 성형된 신축 조인트의 물성이 오히려 저하됨을 확인할 수 있다.
이처럼, 상형(210)과 하형(220) 사이 경계부분에서의 열전달계수가 제1가열판(230) 및 제2가열판(240) 각각에서 상형(210) 및 하형(220)까지의 열전달계수보다 작음에 따라 캐비티(C)의 손상을 방지할 수도 있다.
여기서 캐비티(C)에 충진되는 고무원료는 원료고무를 포함하는 고무조성물과, 고무조성물에 분산되는 파라계 아라미드 단섬유를 포함하여 형성될 수 있다.
상기한 고무조성물은 원료고무 100 PHR에 대하여, SRF(semi reinforcing furnace)와 FEF(fast extrusion furnace) 중 어느 하나 이상을 포함하는 카본블랙 10~50 PHR, 가교조제 1~5 PHR, 스테아르산 1~2 PHR, 수산화칼슘 5~10 PHR, 디옥틸아디페이트(DOA, dioctyl adipate) 2~10 PHR를 포함하여 형성될 수 있다.
원료고무로는 니트릴-부타디엔 고무(NBR, nitrile-butadiene rubber), 수소화 니트릴-부타디엔 고무(HNBR, hydrogenated nitrile-butadiene rubber), 불소 고무(KFM, fluorinated rubber), 스티렌-부타디엔 고무(SBR, styrene-butadiene rubber), 클로로프렌 고무(CR, chloroprene rubber) 및 실리콘 고무(Q, silicone rubber) 중에서 어느 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
특히, 니트릴-부타디엔 고무는 낮은 원가로 가격경쟁력이 좋고, 수소화 니트릴-부타디엔 고무는 고인장성 및 고인열성으로 고성능 제품을 제조하는데 적합하고, 불소 고무는 내열성이 우수하며, 실리콘 고무는 고온·내후·내열성이 우수한 것으로, 수요자의 요구에 따라 원료고무를 적절하게 선정할 수 있다.
카본블랙은 보강성 충진제 역할을 하는 것으로, 내마모나 저경도에 적합하여 중보강성으로 사용되는 입자경이 60~100 ㎚인 SRF(semi reinforcing furnace)계 카본블랙이나 내부발열이 적어 열전도성이 좋아 양압출성으로 사용되는 입자경이 40~50㎚인 FEF(fast extrusion furnace)계 카본블랙 중 어느 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
여기서 카본블랙이 10 PHR 미만으로 첨가되면 충진 효과가 낮아 물성이 양호하지 않을 수 있으며, 50 PHR을 초과하면 지나친 경도 상승 등으로 목적으로 하는 물성을 얻는데 한계가 있을 뿐만 아니라 후공정에서 작업성능 불량 문제가 생길 수 있으므로, 카본블랙은 10~50 PHR로 포함하는 것이 바람직하다. 다시 말하면, SRF계와 FEF계 중 단독으로 사용되든 둘을 혼합하든 10~50 PHR의 범위로 첨가되기만 하면 된다.
스테아르산에 대하여 기술해 보자면, 본 발명에서는 탄소수 14~20을 가지는 카복실산계 지방산인 스테아르산(stearic acid, C18H36O2)을 적용하였다. 이러한 스테아르산은 가공조제(processing agent)로써 고무조성물의 균일성과 가공성을 개선하기 위한 역할을 하는 것으로, 1 PHR 미만이면 고무조성물의 점도 저하에 의한 가공성 향상을 기대할 수 없으며, 2 PHR을 초과하면 인장강도 등이 저하되어 제품화하는데 비경제적이므로, 스테아르산은 원료고무 100 PHR에 대하여 1~2 PHR만큼 첨가하는 것이 바람직하다. 참고로, 이러한 스테아르산의 대용으로 팔미트산, 올레산 등을 선택하여 사용할 수도 있다.
가교조제(co-crosslinking agent)는 고무조성물의 물성을 보강하고 가교도를 상승시키는 역할을 하는 것으로, 산화아연(ZnO) 및 산화마그네슘(MgO) 중에서 어느 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
즉, 반응성 작용기를 가지는 어느 물질이라면 가교조제로 사용 가능하나, 산화아연과 산화마그네슘 외에 비닐트리메톡시에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 메르캅토프로필트리메톡시실란 등의 실란계 화합물과, 트리아릴시아누레이트(TAC), 트리아릴이소시아누레이트(TAIC) 등의 시아누레이트계 화합물과, 트리메틸로프로판트리메타크릴레이트(TMPTMA) 등의 메타크릴레이트계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 선택하여 사용할 수도 있다.
이러한 가교조제의 함량이 원료고무 100 PHR에 대하여 1 PHR 미만이면 가교 기능을 수행할 수 없을 뿐만 아니라 인장강도와 내열성 향상에 미미하며, 5 PHR을 초과하면 그 이하의 양이 첨가된 것과 비교하여 탁월한 효과가 없을 뿐만 아니라 오히려 신장율이 저하될 수 있으므로, 가교조제는 1~5 PHR로 포함되는 것이 바람직하다.
수산화칼슘은 고무조성물에 난연성을 제공하는 것으로, 바람직하게는 금속수산화물로 이루어진 군에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 금속수산화물의 예로는, 수산화알루미늄, 마그네슘 디수산화물, 수산화칼슘, 염기성 탄산마그네슘, 하이드로 탈사이트, 훈타이트, 하이드로마그네사이트 등이 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서는 경제성이 좋은 수산화칼슘을 원료고무 100 PHR에 대하여 5~10 PHR만큼 첨가하였다. 이때, 5 PHR 미만이면 인장강도 등의 물성저하가 발생하고, 10 PHR을 초과하면 고무조성물에 있어서의 분산성과 설비가동시의 부하성이 나빠질 수 있으므로, 수산화칼슘은 5~10 PHR의 범위만큼 유지하는 것이 바람직하다.
디옥틸아디페이트(DOA, dioctyl adipate)는 고무조성물 내의 흐름성 및 가공성 개선을 위하여 필요로 하는 것으로, 2 PHR 미만으로 첨가되면 내한성, 흐름성 및 가공성 개선 효과가 미미하고 10 PHR을 초과하면 고무조성물의 과도한 수축을 야기할 수 있으므로, 디옥틸아디페이트는 원료고무 100 PHR에 대하여 2~10 PHR로 첨가되는 것이 바람직하다.
여기서 본 발명에 따른 고무조성물에 통상적으로 사용 가능한 경화제(황), 촉진제, 노화방지제 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 첨가제의 종류와 함량은 고무조성물의 사용 목적 및 의도하는 효과를 고려하여 적절히 조절하여 첨가하는 것이 바람직하다.
예컨대, 노화방지제는 고무조성물의 노화를 방지하고자 산화방지, 열노화 방지, 굴곡균열방지, 일광방지 및 오존노화방지 등의 기능을 하는 것으로, N-페닐-N'-이소프로필-p-페닐렌디아민(N-phenyl-N'-isopropyl-p-phenylenediamine), 아세톤(acetone), p-아미노디페닐아민(p-aminodiphenylamine), 스티렌네이티드 페놀(styrenated phenol), 스티렌(styrene), 페놀(phenol), 2-메르캅토벤즈이미다졸(2-mercaptobenzimidazole) 중에서 하나 또는 둘 이상을 선택해 혼합하여 사용할 수 있다.
상기한 파라계 아라미드 단섬유는, 파라계 아라미드섬유에 RFL(resorcinol formaldehyde latex)로 표면처리한 후 1~6㎜로 균일하게 절단하여 형성될 수 있다.
이때 파라계 아라미드섬유의 길이가 1㎜ 미만이면 고무조성물과의 반응이 어려워져 고무제품 제조과정에서의 치수변형에 대한 안정성을 부여하기 어려운 점이 있으며, 6㎜를 초과하면 고무조성물 내에서의 분산이 양호하지 않아 고무조성물 내에서의 불균일성을 야기할 수 있으므로, 파라계 아라미드섬유의 길이는 1~6㎜로 정밀하게 절단하는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기한 정밀하게 절단하는 것이라 함은, 절단 길이를 1㎜로 설정했을 때 0.9 내지는 1.1㎜ 등의 길이 오차가 발생하지 않게끔 절단하는 것을 의미한다.
정리하자면, 고무조성물에 파라계 아라미드 단섬유(즉, 절단된 파라계 아라미드섬유)를 분산시켜 고무원료를 제조함으로써, 고무조성물에 분산되는 파라계 아라미드 단섬유가 보강재 역할을 하는데, 이러한 보강효과는 분산상태에 의한 고무조성물과의 효과적인 계면 상호작용에 의해 나타난다할 것이다.
참고로 고무조성물에 파라계 아라미드 단섬유가 분산되는 방식은, 혼합기 내부의 제1로터와 제2로터가 치합되어 파라계 아라미드 단섬유를 고무조성물에 분산시키는 치합식 교차 로터(intermeshing rotor)를 통하여 실시되는 것이 바람직하다.
말하자면, 치합식 교차 로터 형태의 혼합기는 공정시 재료들에 상당히 큰 전단력(shearing force)을 가하여 분산이 우수하게 이루어지는 고무제품을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 온도조절에 유리해 고무복합체의 스코치 발생을 억제할 수 있다.
이러한 치합식 교차 로터는 제1로터와 제2로터가 서로 정확하게 맞물리는 구조를 가지는 것으로, 제1로터와 제2로터는 혼합기의 내벽에 대하여 재료 등에 큰 전단력을 가함으로써 혼합(mixing) 역할을 수행한다.
이는, 제1로터의 바깥지름(major diameter)과 제2로터의 골지름(minor diameter) 사이의 중심지점에서 분산이 진행될 수 있음을 의미하며, 내부에 여유 공간이 없어 파라계 아라미드 단섬유의 완벽한 분산이 이루어진다.
본 발명의 단열부(300)는 콜드런너블록(100)과 성형부(200)의 사이에 설치되어 제1가열판(230) 및 제2가열판(240)에 의해 발생된 열이 콜드런너블록(100)으로의 전도를 차단하는 구성이다.
이러한 단열부(300)는 제1가열판(230) 및 제2가열판(240)에 의해 콜드런너블록(100)이 고온으로 가열되는 것을 방지하는 것으로, 추가적으로 제1가열판(230)의 상부에는 콜드런너블록(100)과의 밀착에 의해 파손되는 것을 방지하기 위하여 보호판이 설치될 수도 있다.
도 2는 Injection mold를 통해 성형된 신축 조인트의 불량상태도이다. 도 2-(a)는 신축 조인트의 끊어짐 상태의 실사도이며, 도 2-(b)는 신축 조인트의 크랙(A) 발생 상태의 실사도이다.
도 2를 참조하면, 일반적인 Injection mold를 사용하여 생산된 신축 조인트의 불량을 확인할 수 있다. 즉 성형이 진행되는 동안 동시에 고무원료의 충진이 제대로 이루어지지 않아 미성형의 불량이 발생한 것이다.
이러한 일반적인 Injection mold를 통해 성형된 신축 조인트에 불량이 발생한 것과는 달리, 본 발명에서는 성형시 고무원료의 손실률이 줄어들 뿐만 아니라 내마모성 및 내구성이 우수한 선박용 신축 조인트를 생산해낼 수 있다.
이하, 본 발명의 패킹실 구조를 갖는 선박용 신축 조인트 제조를 위한 금형을 통하여 생산된 신축 조인트의 실시예를 다음과 같이 확인해볼 수 있다.
표 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 신축 조인트를 제조한 예를 나타내었다. 200A는 165℃의 온도 조건, 250초의 가류시간, 2회의 덤핑횟수를 통하여 신축 조인트를 제조하였고, 300A는 165℃의 온도 조건, 300초의 가류시간, 2회의 덤핑횟수를 통하여 신축 조인트를 제조하였으며, 400A는 165℃의 온도 조건, 350초의 가류시간, 2회의 덤핑횟수를 통하여 신축 조인트를 제조하였다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실사도이다. 도 3-(a)는 표 1의 200A의 결과에 따른 신축 조인트를, 도 3-(b)는 표 1의 300A의 결과에 따른 신축 조인트를, 도 3-(c)는 표 1의 400A의 결과에 따른 신축 조인트를 도시하였다.
단, 표 1에 나타낸 바와 같이 가류는 240초 이상의 시간이 소요되었지만, 200초 이내의 가류시간에도 완전한 성형이 가능하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 패킹실 구조를 갖는 선박용 신축 조인트 제조를 위한 금형은, 콜드런너블록(100)에서 성형부(200)의 캐비티(C)로 고무원료가 직접 유입되므로 성형시 고무원료의 손실률을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 성형된 신축 조인트의 물성이 좋아 내마모성 및 내구성이 우수하다할 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다. 본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 콜드런너블록
110: 투입구
120: 런너
130: 게이트
200: 성형부
210: 상형
220: 하형
230: 제1가열판
240: 제2가열판
300: 단열부
C: 캐비티
110: 투입구
120: 런너
130: 게이트
200: 성형부
210: 상형
220: 하형
230: 제1가열판
240: 제2가열판
300: 단열부
C: 캐비티
Claims (6)
- 선박용 신축 조인트 제조를 위한 금형에 있어서,
고무원료가 투입되는 투입구와, 상기 투입구와 연통된 콜드런너부가 구비되는 콜드런너블록;
상기 콜드런너블록의 하부에 설치되는 것으로, 상형과, 하형과, 상기 상형의 상측에 구비되는 제1가열판 및 상기 하형의 하측에 구비되는 제2가열판으로 이루어진 가열판과, 상기 상형과 상기 하형의 내부에 형성되어 상기 투입구로부터 투입된 고무원료가 성형되는 캐비티를 포함하는 성형부; 및
상기 콜드런너블록과 상기 성형부의 사이에 설치되어 상기 가열판에 의해 발생된 열이 상기 콜드런너블록으로의 전도를 차단하는 단열부;를 포함하는 것으로,
상기 콜드런너부는,
상기 투입구로부터 투입된 고무원료를 수평방향으로 이동시키는 런너와, 이동된 고무원료를 상기 단열부를 관통해 상기 캐비티로 안내해 주입하기 위해 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 작아지도록 형성되는 복수 개의 게이트를 포함하고,
상기 제1가열판 및 상기 제2가열판 각각에서 상기 상형 및 상기 하형까지의 열전달계수는 5800~6200W/m2K이고,
상기 상형과 상기 하형 사이 경계부분에서의 열전달계수는 1800~2200W/m2K이며,
상기 고무원료는,
원료고무를 포함하는 고무조성물과, 상기 고무조성물에 분산되는 파라계 아라미드 단섬유를 포함하여 형성되되,
상기 고무조성물은,
상기 원료고무 100 PHR에 대하여, SRF(semi reinforcing furnace)와 FEF(fast extrusion furnace) 중 어느 하나 이상을 포함하는 카본블랙 10~50 PHR, 가교조제 1~5 PHR, 스테아르산 1~2 PHR, 수산화칼슘 5~10 PHR, 디옥틸아디페이트(DOA, dioctyl adipate) 2~10 PHR를 포함하여 형성되고,
상기 파라계 아라미드 단섬유는,
파라계 아라미드섬유에 RFL(resorcinol formaldehyde latex)로 표면처리한 후 1~6㎜로 균일하게 절단하여 형성되는 것으로, 혼합기 내부의 제1로터와 제2로터가 치합되는 치합식 교차 로터(intermeshing rotor)를 통하여 상기 고무조성물에 분산되는 것을 특징으로 하는 패킹실 구조를 갖는 선박용 신축 조인트 제조를 위한 금형. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 게이트의 하단부 단면은,
사각 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 패킹실 구조를 갖는 선박용 신축 조인트 제조를 위한 금형. - 제1항에 있어서,
상기 게이트의 하단부 너비는,
0.8~1.2㎜인 것을 특징으로 하는 패킹실 구조를 갖는 선박용 신축 조인트 제조를 위한 금형. - 삭제
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|---|---|---|---|
| KR1020150187090A KR101793662B1 (ko) | 2015-12-28 | 2015-12-28 | 패킹실 구조를 갖는 선박용 신축 조인트 제조를 위한 금형 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150187090A KR101793662B1 (ko) | 2015-12-28 | 2015-12-28 | 패킹실 구조를 갖는 선박용 신축 조인트 제조를 위한 금형 |
Publications (2)
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|---|---|
| KR20170077325A KR20170077325A (ko) | 2017-07-06 |
| KR101793662B1 true KR101793662B1 (ko) | 2017-11-03 |
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ID=59354063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020150187090A KR101793662B1 (ko) | 2015-12-28 | 2015-12-28 | 패킹실 구조를 갖는 선박용 신축 조인트 제조를 위한 금형 |
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| KR (1) | KR101793662B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101906993B1 (ko) | 2017-12-11 | 2018-10-11 | 평화오일씰공업 주식회사 | 오링 및 이의 제조용 금형 |
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| KR102174776B1 (ko) * | 2019-01-03 | 2020-11-06 | 이치호 | 고무 사출성형 장치 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2005088518A (ja) * | 2003-09-19 | 2005-04-07 | Mitsubishi Pencil Co Ltd | 筆記具用部材の形成方法 |
| JP2014210875A (ja) * | 2013-04-19 | 2014-11-13 | 日油株式会社 | 熱可塑性エラストマー |
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