KR102010040B1 - 저비중 가스켓의 제조방법 - Google Patents

Abstract

고비중가스켓보다 상대적으로 저단가로 공급되는 저비중 가스켓의 시장성에 맞추어 저기능, 저단가인 저비중 가스켓 시장에서 가격적인 측면에서 효율적으로 생산하는 가스켓 제조방법이 개시되어 있다. 상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따르면, 본 발명인 저비중 가스켓의 제조방법은 aramid fiber(아라미드섬유) 3.7 중량%, cellulose fiber(셀룰로오스섬유) 1.5 중량%, PVA fiber(폴리비닐알콜섬유) 0.4 중량%, 탄소섬유 0.1 중량%, 방염섬유 0.7 중량%, talc(활석) 36.7 중량%, wollastonite fiber(울라스토나이트섬유) 6.2 중량%, sepiolite fiber(세피올라이트섬유) 3.7 중량%, 흑연 3.7 중량%, Na-CMC(카르복시메틸셀룰로오스나트륨) 1.1 중량%, 수성액체안료 5.5 중량%를 투입하여 교반하는 제1 공정; 상기 제1 공정에 의한 혼합물에 NBR latex(아크릴로 니트릴 부타디엔 공중 합체 라텍스) 36.7 중량%를 투입하여 원료를 결합하는 제2 공정; 상기 제2 공정에 의한 혼합물을 슬러리 형태로 만드는 제3 공정; 응집된 상기 슬러리를 시트형태로 형성하기 위하여 투입부에 넣는 제4 공정; 탈수하는 제5 공정; 건조하는 제6 공정; 제6 공정을 통해 건조된 슬러리를 제6 공정과 동일한 조건으로 다시 건조하는 제7 공정; 카렌다로 압축하여 시트의 표면을 매끄럽게 성형하는 제8 공정; 및 상기 시트를 롤 형태로 감아서 와인딩하는 제9 공정으로 이루어진다.

Description

저비중 가스켓의 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR A GASKET OF LOW SPECIFIC GRAVITY}

본 발명은 저비중 가스켓에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유기용매를 전혀 사용하지 않아서 친환경적이면서도, 섬유를 포함하는 가스켓에도 본 공법을 적용할 수 있고, 고비중 가스켓과는 달리 저단가로 공급되는 저비중가스켓에 맞도록 효율적인 생산을 가능하게 하는 저비중 가스켓의 제조방법에 관한 것이다.

가스켓에 사용되는 재료로서는 종래 석면이 알려져 있으나, 석면은 인체에 대한 악영향이 지적되기에 현재는 그 사용이 재검토되고 있으며, 이 때문에 석면을 대신하는 대체물을 제조하고자 하는 방안으로 등록특허 10-1326558호에서는 석면의 대체재로서 섬유기초재를 사용하고 고무를 혼합하여 생산성 및 제조원가를 절감시킨 가스켓의 조성물을 개시하고 있으나, 상술한 등록특허에서 개시하고 있는 고무바인더들을 혼합하여 사용하는 조성물 제조방식은 과량의 유기 용매를 이용하여 고무를 팽윤시켜 점도 향상을 통한 섬유 및 충진제를 고무에 충진시키는 방식으로 진행되므로 이러한 유기 용매를 이용한 가스켓 제조 방식은 과량의 유기 용매를 사용하기 때문에 제품의 성능 및 작업 효율, 생산성이 떨어지며 공정상의 특성상 배합제의 균일한 분산이 어렵기 때문에 제품의 품질 안정성이 떨어지는 문제가 있다. 즉, 현재 가스켓 제조시장의 종래 기술은 가스켓의 기계적 성질과 압축율, 복원율을 높이기 위한 방법으로서 과량의 섬유(fiber)와 무기 필러를 고무에 충진시키기 위해서 유기용매(톨루엔)에 고무를 팽윤시켜서 점도를 높여 필러의 충진량을 높이는 방식이 사용되고 있다. 그러나 유기용매로 사용되는 톨루엔은 유해물질로 분류되며, 심각한 냄새가 나기 때문에 작업자의 건강에 해로울 뿐만 아니라 작업하는 동안에는 계속 마스크를 필수적으로 착용하고 작업을 진행하여야 하기 때문에 작업 효율도 저하되는 문제점이 있다. 그리고 용매를 이용한 가스켓 제조 방식은 고무의 팽윤을 위해 과량의 유기 용매를 사용하기 때문에 제품의 성능 및 작업효율, 생산성이 떨어지며, 공정상의 특성상 배합제의 균일한 분산이 어렵기 때문에 제품의 품질 안정성이 다소 떨어지는 문제가 있고, 용매에 고무를 팽윤시킬 때 고무의 표면이 더 물렁거리는 현상이 발생하는데 이로 인하여 제품의 압축율, 복원율 및 creep 강도에 문제 발생을 야기할 수 있다. 특히 생산성 측면에서 살펴보면, 종래의 유기용매를 사용하는 가스켓 시트의 제조공정은 도 1과 같은 용매법의 경우 고무의 팽윤공정, 분쇄, 숙성 등에 3일 가량이 소요가 됨으로서 생산성 측면에서도 매우 취약한 문제를 가지고 있다. 이러한 비효율적인 작업공정을 해결하기 위해 국내·외의 몇몇 업체에서는 용매를 사용하지 않는 무용매의 의해 제품 생산을 시도하고 있지만, 섬유를 포함하지 않은 일반 고무제품에 한해서만 이루어지고 있는 실정이다. 그 이유로는 과량의 충전제를 분산시킬 수 있는 배합기술 및 가공기술의 부족으로 섬유를 포함한 압축시트의 경우에는 적용이 어려웠기 때문이다. 따라서, 향후 지속적인 기술경쟁력 확보 및 시장 점유를 위해서는 유기 용매를 사용하지 않는 친환경 공법으로 친환경적인 제조 공정의 변화 및 제품의 성능의 개선이 절실히 필요한 시점이다. 또한, 가스켓은 고비중 가스켓과 저비중 가스켓으로 나뉘는데, 고비중 가스켓은 선박, 플랜트 분야에서 플랜지 사이의 간격으로 인한 누설을 방지하기 위해 기체 기밀성 및 절연성을 포함하며 낮은 체부력에서도 안정적인 밀봉성과 변형성이 낮은 특성이 있다. 반면에 저비중 가스켓은 자동차의 엔진이나 Automobile에서 많이 이용되며 일반 고비중 가스켓보다는 단가가 낮고 기본적으로 요구되는 특성도 낮다. 그러나 저비중 가스켓은 내유성이 강하고 자동차용으로 사용되기 때문에 300도의 온도는 버틸 수 있어야 하며, 가벼운 재질로 만들어야 한다. 가스켓 제조시 용매를 사용하지 않는 무용매법은 원재료를 투입시켜 기계적인 전단력으로 조합하는 공법으로서 단가가 높은 고기능의 가스켓에는 그나마 적용할 수 있지만, 저단가로 이루어지고 저기능이 요구되는 저비중의 가스켓 시장에서는 가격적인 부분에서 고비중 가스켓에 사용되는 무용매법은 비효율적인 공법이라 할 수 있으며, 전체 가스켓 시장의 친환경화를 위해서 저비중 가스켓을 위한 생산 공법이 별도로 요청되는 실정이다.

본 발명의 목적은 상술한 종래의 가스켓 제조방법과는 달리, 유기용매를 전혀 사용하지 않아서 친환경적이기 때문에 작업자의 업무환경 및 능률을 증대시키는 가스켓을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 기능을 제공할 수 있으면서도 섬유를 포함하는 가스켓조성물에 유기용매를 사용하지 않아도 가스켓을 생산하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 탈수 과정에서의 슬러리 유출을 최대한 방지하여 생산성을 향상시키는 가스켓 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다소 두꺼운 시트 내부까지 건조가 잘 이루어지도록하는 건조기술을 개시하는 가스켓 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 고비중가스켓보다 상대적으로 저단가로 공급되는 저비중 가스켓의 시장성에 맞추어 저기능, 저단가인 저비중 가스켓 시장에서 가격적인 측면에서 효율적으로 생산하는 가스켓 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따르면, 본 발명인 저비중 가스켓의 제조방법은 aramid fiber(아라미드섬유) 3.7 중량%, cellulose fiber(셀룰로오스섬유) 1.5 중량%, PVA fiber(폴리비닐알콜섬유) 0.4 중량%, 탄소섬유 0.1 중량%, 방염섬유 0.7 중량%, talc(활석) 36.7 중량%, wollastonite fiber(울라스토나이트섬유) 6.2 중량%, sepiolite fiber(세피올라이트섬유) 3.7 중량%, 흑연 3.7 중량%, Na-CMC(카르복시메틸셀룰로오스나트륨) 1.1 중량%, 수성액체안료 5.5 중량%를 투입하여 교반하는 제1 공정; 상기 제1 공정에 의한 혼합물에 NBR latex(아크릴로 니트릴 부타디엔 공중 합체 라텍스) 36.7 중량%를 투입하여 원료를 결합하는 제2 공정; 상기 제2 공정에 의한 혼합물을 슬러리 형태로 만드는 제3 공정; 응집된 상기 슬러리를 시트형태로 형성하기 위하여 투입부에 넣는 제4 공정; 상기 슬러리를 움직이는 벨트 상에 놓이도록 한 후에 시트 하부에 위치하는 메시부(M)를 통하여 진공으로 탈수하는 제5 공정; 120℃ 온도에서 상기 슬러리가 놓인 움직이는 벨트를 0.8m/min의 속도로 이동하도록 건조하는 제6 공정; 제6 공정을 통해 건조된 슬러리를 제6 공정과 동일한 조건으로 다시 건조하는 제7 공정; 카렌다로 압축하여 시트의 표면을 매끄럽게 성형하는 제8 공정; 및 상기 시트를 롤 형태로 감아서 와인딩하는 제9 공정으로 이루어진다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따르면, 본 발명인 저비중 가스켓의 제조방법에 사용되는 메시부(M)는 두께가 2mm이며 폴리에스테르 재질로 형성된 심(A, B, C)을 제1 라인(L1)과 제2 라인(L2)이 감싸도록 교차하면서 엮이도록 형성한다.

상술한 구성을 통해서, 본 발명인 저비중 가스켓의 제조방법은 유기용매를 사용하지 않아서 환경친화적이다.

또한, 섬유를 포함한 가스켓 조성물에도 적용할 수 있도록 유기용매를 사용하지 않으면서도 입자의 분산력을 향상시키는 배합기술을 제공하고, 입자간의 결합력을 증대시켜 밀집도의 향상을 통해 가스켓을 생산할 수 있다.

또한, 탈수과정에서의 슬러리 유출을 방지하기 위하여 탈수과정에서 사용되는 메시부를 본 발명에 의한 형상으로 제공함에 따라서 가스켓 제조의 생산성 향상에 기여할 수 있다.

또한, 가스켓 내부까지 건조가 잘 되도록 하기 위한 건조기술을 제공함으로써 가스켓의 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 내유성이 강하고 가벼운 재질일 것이 요청되는 저비중 가스켓은 고비중 가스켓보다 상대적으로 단가가 낮으므로 가격 경쟁력 부분에서 저비중 가스켓을 효율적으로 생산할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 유기용매를 사용한 가스켓 생산방법을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 저비중 가스켓의 제조공정 설명도이다.
도 3(a)는 벨트 위에 놓인 시트를 나타내며, 도 3(b)는 시트 하단에 형성되어 있는 메시부(M)를 나타내며 시트가 메시부 위를 이동하며 지나가게 된다.
도 4(a)는 메시부를 위에서 본 것이며, 도 4(b)는 메시부의 단면을 나타낸다.
도 5는 종래의 그물구조의 메시부를 나타낸다.

본 발명에 의한 저비중 가스켓 제조방법은 총 9단계의 공정으로 진행되는데, 도 2를 참고하여 본 발명을 설명하면, 도2(a)에서와 같이 제1 공정은 aramid fiber(아라미드섬유) 3.7 중량%, cellulose fiber(셀룰로오스섬유) 1.5 중량%, PVA fiber(폴리비닐알콜섬유) 0.4 중량%, 탄소섬유 0.1 중량%, 방염섬유 0.7 중량%, talc(활석) 36.7 중량%, wollastonite fiber(울라스토나이트섬유) 6.2 중량%, sepiolite fiber(세피올라이트섬유) 3.7 중량%, 흑연 3.7 중량%, Na-CMC(카르복시메틸셀룰로오스나트륨) 1.1 중량%, 수성액체안료 5.5 중량%를 투입하여 약 30분간 교반한다. 상기 aramid fiber(아라미드섬유) 3.7 중량%, cellulose fiber(셀룰로오스섬유) 1.5 중량%, PVA fiber(폴리비닐알콜섬유) 0.4 중량%, 탄소섬유 0.1 중량%, 방염섬유 0.7 중량%는 가스켓의 인장강도를 높이기 위하여 사용되고, talc(활석) 36.7 중량%, wollastonite fiber(울라스토나이트섬유) 6.2 중량%, sepiolite fiber(세피올라이트섬유) 3.7 중량%, 흑연 3.7 중량%, Na-CMC(카르복시메틸셀룰로오스나트륨) 1.1 중량%는 상기 섬유들과의 결합 및 비중을 형성하기 위하여 사용되며, 수성액체안료 5.5 중량%는 잉크종류로서 물에 용해되는 검은색의 색상을 내는 액상안료로 가스켓에 색상을 부여하기 위하여 투입된다.

제2 공정은 도2(b)에서 보이는 바와 같이 상기 제1 공정에 의한 혼합물에 NBR latex(아크릴로 니트릴 부타디엔 공중 합체 라텍스) 36.7 중량%를 투입하여 원료가 결합되도록 한다.

제3 공정은 상기 제2 공정에 의한 혼합물에 응집제를 넣어 슬러리 형태로 만든다. 이 때 응집제로서 황산알루미늄을 사용할 수 있다.

제4 공정은 응집된 상기 슬러리를 도2(c)에서 보이는 바와 같이 시트형태로 형성하기 위하여 투입부에 넣는다.

제5 공정은 도2(d) 및 도 3에서 보이는 바와 같이 상기 슬러리를 움직이는 벨트 상에 놓이도록 한 후에 시트 하부에 위치하는 메시부(M)를 통하여 진공으로 물을 빨아당겨 빼내면서 탈수하면서 시트를 형성한다. 상기 메시부(M)는 도 4(b)와 같이 세 개의 굵은 심(A, B, C)을 제1 라인(L1)과 제2 라인(L2)이 감싸도록 교차하면서 엮이도록 형성한다. 종래의 제지공법에서 사용하는 메시부는 도 5와 같은 단순한 그물망 형태이나, 본 발명에 의한 저비중 가스켓 제조방법에서 사용하는 메시부는 굵은 심 두 개(A, C)를 상단에 고정시키고, 굵은 심 하나(B)를 하단에 고정시킨 후 굵은 심보다 상대적으로 얇은 제1 라인(L1)과 제2 라인(L2)이 굵은 심 세 개를 감싸도록 교차하도록 형성한다. 가스켓 혼합물의 슬러리의 입자크기는 균일하지 않기 때문에 도 5와 같은 일반적인 그물망 형상의 메시형상을 사용하면 입자크기가 작은 형태의 슬러리는 구멍 사이로 빠져나갈 수 있고, 입자크기가 다소 큰 형태의 슬러리는 메시부의 구멍을 막을 수 있기 때문에, 본 발명에 의한 메시부(M)는 탈수시에 빠져나가는 슬러리의 양을 최소화할 수 있어서 생산성을 향상시킬 수 있다. 바람직하게 상기 메시부는 폴리에스테르로 형성하며, 두께는 2mm, 통기성은 15,000 내지 20,000ccm인 것이 바람직하다.

도 2(e)의 제6 공정은 건조공정이며, 120℃ 온도에서 상기 슬러리가 놓인 움직이는 벨트를 0.8m/min의 속도로 이동시킨다. 시트 두께가 두꺼운 편이기 때문에 0.8m/min의 속도를 통하여 최대한 건조시간을 길게 형성하도록 한다.

도 2(f)의 제7 공정도 건조공정으로서, 제6 공정을 통해 건조된 슬러리를 제6 공정과 동일한 조건으로 다시 건조한다. 즉, 건조과정을 2중으로 행함으로써 다소 두꺼운 시트 내부까지 잘 건조되도록 한다.

도 2(g)의 제8 공정은 성형공정으로서 건조가 다 된 시트를 카렌다로 압축하여 시트의 표면을 매끄럽게 성형한다.

도 2(h)의 제9 공정은 제품화하는 단계로서 상기 시트를 롤 형태로 감아서 와인딩한다.

앞서 설명한 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변형시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (2)

1. aramid fiber(아라미드섬유) 3.7 중량%, cellulose fiber(셀룰로오스섬유) 1.5 중량%, PVA fiber(폴리비닐알콜섬유) 0.4 중량%, 탄소섬유 0.1 중량%, 방염섬유 0.7 중량%, talc(활석) 36.7 중량%, wollastonite fiber(울라스토나이트섬유) 6.2 중량%, sepiolite fiber(세피올라이트섬유) 3.7 중량%, 흑연 3.7 중량%, Na-CMC(카르복시메틸셀룰로오스나트륨) 1.1 중량%, 수성액체안료 5.5 중량%를 투입하여 교반하는 제1 공정;
   상기 제1 공정에 의한 혼합물에 NBR latex(아크릴로 니트릴 부타디엔 공중 합체 라텍스) 36.7 중량%를 투입하여 원료를 결합하는 제2 공정;
   상기 제2 공정에 의한 혼합물을 슬러리 형태로 만드는 제3 공정;
   응집된 상기 슬러리를 시트형태로 형성하기 위하여 투입부에 넣는 제4 공정;
   상기 슬러리를 움직이는 벨트 상에 놓이도록 한 후에 시트 하부에 위치하는 메시부(M)를 통하여 진공으로 탈수하는 제5 공정;
   120℃ 온도에서 상기 슬러리가 놓인 움직이는 벨트를 0.8m/min의 속도로 이동하도록 건조하는 제6 공정;
   제6 공정을 통해 건조된 슬러리를 제6 공정과 동일한 조건으로 다시 건조하는 제7 공정;
   카렌다로 압축하여 시트의 표면을 매끄럽게 성형하는 제8 공정; 및
   상기 시트를 롤 형태로 감아서 와인딩하는 제9 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저비중 가스켓의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 메시부(M)는 두께가 2mm이며 폴리에스테르 재질로 형성된 심(A, B, C)을 제1 라인(L1)과 제2 라인(L2)이 감싸도록 교차하면서 엮이도록 형성하는 것을 특징으로 하는 저비중 가스켓의 제조방법.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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