KR20160046039A - 오링 제조 방법 및 그 오링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오링 제조 방법 및 그 오링에 관한 것으로, 부식 처리한 금형을 이용해 미세한 요철표면(101)을 가진 루프 형태의 성형품을 성형하는 성형단계(S1)와; 상기 성형품에 형성된 버(Burr)를 절단하여 제거하는 마감단계(S2)와; 상기 성형품 표면을 세척하는 세척단계(S3)와; 상기 세척 완료된 성형품의 요철표면(101)의 따라서 요철코팅층(20)을 형성하는 코팅단계(S4)와; 상기 외표면이 코팅된 성형품을 열처리하는 굽기단계(S5)와; 상기 열처리 완료된 성형품을 냉각하는 냉각단계(S6)를 포함하여 오링 제조 방법을 구성하고, 상기 제조 오링 제조 방법을 통해 표면에 미세한 요철표면(101)을 형성하여, 상기 요철표면(101)을 따라서 요철을 가진 코팅층(20)을 형성한 오링을 구성함으로써 오링과 오링에 끼워지는 삽입구조물(30)과의 마찰을 최소화하여 마찰에 의한 코팅층(20)의 손상을 방지하여 오링의 내구성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

오링 제조 방법 및 그 오링{O-ring Manufacturing methods and The product}

본 발명은 오링 제조 방법 및 그 오링에 관한 것으로 더욱 상세하게는 오링의 표면에 요철을 가진 코팅층을 형성하여 오링에 끼워지는 삽입구조물과의 마찰을 최소화함으로써 마찰에 의한 코팅층의 손상을 방지하여 오링의 내구성을 향상시킬 수 있게 한 오링 제조 방법 및 그 오링에 관한 것이다.

'오링'은 일반적으로 고무 재질로 된 루프 형태의 패킹으로서, 각종 기기의 실링(Sealing) 또는 패킹(Packing)재로 사용되는데 주로 피구조물의 홈 내부에 삽입 설치되어 습동면과의 압착에 의해 접촉되면서 반발 탄성에 의해 밀폐력을 가지기 때문에 고정용 왕복 운동용, 회전용의 어느 부분에도 적용할 수 있지만 고무의 마찰 특성 때문에 운동용으로는 수명이 짧고 고정용일 경우 수명이 길다.

이러한 고무 오링을 제조하는 가장 일반적인 방법은 가류되지 않은 미가류 고무 소재를 적절한 크기와 길이로 절단하여 이를 오링 성형용 원형홈이 형성된 금형에 투입하는 단계와; 상기 고무 소재가 투입된 금형을 닫고 소정 시간 가열하여 고무 소재의 가류 반응을 일으켜 탄성과 인장강도가 향상된 성형품을 성형하는 단계와; 상기 성형품에 형성된 버(Burr)를 절단하여 제거하는 단계로 구성된다.

한편, 오링이 실링 역할을 하기 위해서는 구조적으로 오링의 내경부에 삽입되는 삽입구조물의 외경보다 작은 내경을 가지는 것이 바람직하기 때문에 삽입구조물의 외경부보다 작은 오링의 내경부에 삽입구조물을 삽입할 때에는 삽입구조물의 삽입이 원활하도록 삽입구조물이나 오링에 실리콘이나 구리스 같은 윤활제를 발라서 조립하는 것이 일반적이다.

그러나 상기와 같이 삽입구조물과 오링의 조립 과정에서 실리콘이나 구리스와 같은 윤활제의 유입이 사용상 문제점을 초래할 수 있는 식품, 의약, 반도체, 정밀기계 등의 분야에서는 삽입구조물과 오링의 조립시에 윤활제의 사용이 곤란하기 때문에 표면을 코팅 처리한 오링을 사용하는 것이 일반적이다.

상기와 같은 오링 표면의 코팅 처리는 불소수지로서 테플론(듀퐁사), 플루온(ICI사) 등의 상품명으로 잘 알려진 폴리테트라 플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene: PTFE)를 이용하여 오링 표면을 코팅하는 방법이 널리 이용되고 있다. 상기 폴리테트라 플루오로에틸렌은 내약품성이 뛰어나며, 넓은 온도(325℃에서도 안정)에서 특성이 변화하지 않는 특징을 가지기 때문에 도금용 투입 히터의 케이스나 열교환기 등 고온 환경하에서 이용되는 각종 제품의 코팅용으로 사용될 뿐만 아니라, 전기특성도 양호하며, 불연성으로 내후성도 좋고, 비점착성으로 마모계수도 작으며, 무독성이어서, 내약품성을 이용한 벨트, 롤, 이형(異型)성을 이용한 금형의 내표면 라이닝, 프라이팬, 제빙기의 내표면 라이닝 등과 같은 주방용품 등 다양한 제품의 코팅용 소재로 널리 이용되고 있는 실정이다.

등록특허공보 제10-0725914호 등록특허공보 제10-0527999호

상술한 바와 같이 표면이 폴리테트라 플루오로에틸렌으로 코팅 처리된 종래의 고무 오링은 양호한 전기적 특성과 더불어 우수한 내후성, 무독성 등 다양한 장점이 있어서 다양한 산업 분야에 걸쳐 광범위하게 사용 가능하나, 기존의 오링 제조 방법을 통해 제조된 코팅층(20')을 형성한 오링(10')은 첨부도면 도 3과 같이 삽입구조물(30')을 오링(10') 내경부에 삽입하는 과정에서 발생하는 면접촉(A')에 의한 마찰이 반복되는 경우에 오링(10') 표면의 코팅층(20')이 벗겨지는 박리현상이 발생하게 되는데, 이러한 코팅층(20')의 박리현상은 오링(10')의 코팅층(20')과 삽입구조물(30') 간의 마찰면이 넓으면 넓을수록 더 큰 마찰력이 작용함으로써 코팅층(20')의 박리 현상이 가속화되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 오링의 표면 코팅층(20') 박리 현상에 따른 문제점은 특히, 튜브 커플링과 같은 제품에 있어서 심각한 문제를 야기하게 된다.

튜브 커플링이란, 주로 플라스틱 소재로 된 플랙시블한 튜브를 서로 연결하기 위하여 사용하는 것으로서 정수기와 같이 유체가 유동하는 튜브를 연결하기 위한 용도로 주로 사용된다. 이러한 튜브 커플링은 아무런 가공이 이루어지지 않은 튜브를 튜브 커플링의 본체 양측에 끼워넣으면 본체 내부에 설치된 고정수단에 의해 튜브가 고정됨으로써 튜브 커플링을 통한 튜브의 연결이 이루어지기 때문에 연결된 튜브를 통해 다양한 종류의 유체가 유동할 수 있게 된다. 이때, 유체의 유동이 이루어지는 과정에서 튜브 커플링 본체에 끼워진 튜브 외주면과, 튜브 커플링 본체의 내주면 간 유격에 의해 유체가 누설되는 것을 방지하기 위하여 튜브 커플링의 본체 내부에는 오링을 설치함으로써 상기 본체 내부로 튜브를 삽입하면, 튜브는 상기 오링의 내경부로 삽입되면서 고정이 이루어짐으로써 오링이 튜브의 외주면과 상기 본체의 내주면 간을 수밀성과 기밀성을 확보하는 실링(Sealing) 기능을 수행하게 되는 것이다.

그런데 튜브 커플링의 사용 특성상 튜브의 연결과 분리가 빈번하게 이루어지게 되는데, 그 과정에서 튜브 커플링의 본체 내부에 설치된 오링과, 상기 본체에 삽입되는 튜브 간에 잦은 마찰이 발생함으로써 오링의 코팅층(20')이 박리되어 고무 소재로 된 오링의 마모가 발생하게 되고, 그로 인해 오링의 실링 기능이 현저히 저하되어 튜브 커플링에 의해 연결된 튜브를 유동하는 유체의 누설이 발생하는 문제점을 야기하게 된다.

본 발명의 오링 제조 방법 및 그 오링은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로서, 본 발명의 오링 제조 방법은 캐비티 내표면을 부식 처리한 금형 내부에 고무소재를 투입하여 미세한 요철표면(101)을 가진 루프 형태의 성형품을 성형하는 성형단계(S1)와; 상기 성형품에 형성된 버(Burr)를 절단하여 제거하는 마감단계(S2)와; 상기 성형품 표면을 세척하는 세척단계(S3)와; 상기 세척 완료된 성형품을 건조한 후, 표면에 접착제를 도포하여 미세한 요철표면(101)의 따라서 요철코팅층(20)을 형성하는 코팅단계(S4)와; 상기 외표면이 코팅된 성형품을 열처리하는 굽기단계(S5)와; 상기 열처리 완료된 성형품을 냉각하는 냉각단계(S6)를 포함하여 구성하고,

상기 본 발명의 오링 제조 방법에 의해 제조되는 오링은 표면에 미세한 요철표면(101)을 형성하여, 상기 요철표면(101)에 폴리테트라 플루오로에틸렌 소재로 코팅층(20)을 형성하되, 상기 코팅층(20)의 표면은 상기 요철표면(101)을 따라서 요철형으로 형성하여 구성함으로써 오링의 표면에 형성되는 코팅층(20)에 요철을 형성하여 오링에 끼워지는 삽입구조물(30)과의 마찰을 최소화함으로써 마찰에 의한 코팅층(20)의 손상을 방지하여 오링의 내구성을 향상시킬 수 있게 한 목적을 달성할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 오링 제조 방법 및 그 오링은 오링에 미세한 요철표면을 형성하고, 상기 요철표면 따라서 요철을 가지는 코팅층을 형성함으로써, 오링과 오링에 끼워지는 삽입구조물과의 마찰을 최소화하여 적은 힘으로도 오링의 내경부에 삽입구조물을 쉽게 삽입하거나, 삽입된 삽입구조물을 쉽게 배출할 수 있을 뿐만 아니라, 마찰에 의한 코팅층의 손상을 방지하여 오링의 내구성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 오링 제조 방법의 실시 예에 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 오링의 실시 예에 따른 오링과 삽입구조물 간의 마찰 상태를 나타낸 확대 단면도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 오링과 삽입구조물 간의 마찰 상태를 나타낸 확대 단면도이다.

이하, 본 발명의 오링 제조 방법 및 그 오링의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 고무 오링 제조 방법은 요철표면(101)을 가진 루프 형태의 성형품을 성형하는 성형단계(S1)와; 상기 성형품에 형성된 버(Burr)를 절단하여 제거하는 마감단계(S2)와; 상기 성형품 표면을 세척하는 세척단계(S3)와; 상기 세척 완료된 성형품 표면에 코팅층(20)을 형성하는 코팅단계(S4)와; 상기 외표면이 코팅된 성형품을 열처리하는 굽기단계(S5)와; 상기 열처리 완료된 성형품을 냉각하는 냉각단계(S6)를 포함한다.

상기 성형단계(S1)에서 요철표면(101)을 가진 루프 형태의 성형품을 성형하기 위하여 성형품을 성형하는 금형의 캐비티 내부에 미세 요철면이 형성되도록 부식 처리를 선행한다.

상기 부식처리는 일반적으로 금속재로 된 금형의 표면을 가공하는 가공법의 일종으로서 전기를 이용하여 금형의 캐비티 내부에 부식을 주어 캐비티 내표면을 거칠게 가공하는 방전부식, 산이나 알카리성 용액에 물이나 알코올과 같은 용액을 혼합하여 금형의 캐비티 내부에 부식을 주어 캐비티 내표면을 거칠게 가공하는 화학부식, 모래 입자를 공기와 함께 고속으로 분사하여 금형의 캐비티 내표면을 거칠게 가공하는 샌딩부식, 레이저와 같은 고밀도 열원을 사용하여 금형의 캐비티 내표면을 거칠게 가공하는 레이저부식과 같이 일반적으로 금형의 부식 가공에 이용되는 다양한 부식 가공 방법 중에서 어느 한 가지를 선택하여 수행하게 되는데, 미세한 요철면의 형성이 가능케 하는 가공법을 선택하는 것이 바람직할 것이다.

상기 성형단계(S1)는 캐비티 내표면을 부식 처리한 금형 내부에 고무소재를 투입한 후 분할된 금형을 합형한 상태로 소정 시간 가열함으로써 금형 내부에 투입된 고무 소재의 가류반응을 일으켜 탄성과 인장강도가 향상된 고탄성의 성형품을 성형한다. 이때, 상기 성형품의 표면은 부식 처리된 금형의 캐비티 내면에 의해 캐비티 내면과 대응하는 미세한 요철표면(101)을 형성한다. 또한, 상기 고무소재는 NBR(Nitrile Budadiene Rubber)나, EPDM 등과 같은 탄성과 내유성이 우수한 고무재질을 사용함으로써 고탄성을 가진 성형품의 성형이 이루어진다.

상기 마감단계(S2)는 상기 금형을 이용하여 성형품을 성형하는 과정에서 정지금형과 가동금형의 파팅 라인(Parting line)을 따라서 성형품 가장자리에 형성되는 버(Burr)를 버제거나이프 등을 이용해 절단하여 제거한다.

상기 세척단계(S3)는 상기와 같이 성형 완료 후 버를 제거한 뒤 금형의 캐비티에서 배출한 상기 성형품을 초음파세척기에 투입하여 세척한다. 상기 초음파세척기(Ultrasonic cleaner)는 초음파 발생용 진동자, 진동자 구동용 고주파 발진기, 피세척물을 담그는 용기로 구성되어 물과 같은 액체가 담긴 용기 내부에 상기 성형품을 투입한 후, 초음파 발생용 진동자를 이용해 용기에 담긴 액체를 진동시킴으로써 그 진동이 용기의 액체 내에 담긴 성형품으로 전달되어 성형품의 표면에 묻어있는 각종 이물질들이 성형품 표면에서 떨어지면서 세척이 이루어진다. 상기 세척단계(S3)를 수행하기 위한 세척수단으로서 기재한 상기 초음파세척기는 바람직한 일 예를 기재한 것으로서, 이에 한정하지 아니하며, 동일한 기능과 작용을 가지는 다양한 세척수단을 사용 가능함을 미리 밝혀둔다.

상기 코팅단계(S4)는 상기 초음파세척기에 투입되어 세척이 완료된 성형품을 초음파성형기의 용기에서 배출한 후 표면의 수분을 완전히 건조한 상태에서 성형품 표면에 소정 두께로 접착제를 도포한 후, 코팅용 소재인 폴리테트라 플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene: PTFE)를 부착시켜 코팅층(20)을 형성한다. 이때, 상기 접착제의 도포 두께는 성형품에 형성된 미세한 요철표면(101)의 굴곡이 그대로 유지되도록 최대한 얇게 도포하고, 접착제에 의해 성형품의 요철표면(101)에 부착 형성되는 코팅층(20) 역시 상기 성형품의 요철표면(101)이 그대로 유지되도록 최대한 얇게 형성하는 것이 바람직하다.

상기 굽기단계(S5)는 상기와 같이 코팅용 소재인 폴리테트라 플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene: PTFE)를 성형품의 표면에 부착한 접착제를 경화시켜 상기 폴리테트라 플루오로에틸렌의 부착력을 견고하게 하기 위하여 130~140℃의 온도에서 50~60분간 가열한다.

상기 냉각단계(S6)는 상기와 같은 가열조건에 의해 가열되어 접착체와 함께 코팅용 소재인 폴리테트라 플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene: PTFE)가 완전 경화된 성형품을 냉각시켜 고무 오링의 생산 과정을 완료한다. 상기 냉각을 위한 냉각수단은 냉풍냉각, 자연냉각 등 다양한 냉각수단을 적용 가능함을 미리 밝혀둔다.

상기와 같이 구성되는 고무 오링 제조 방법에 의해 제조되는 본 발명의 고무 오링은 표면에 미세한 요철표면(101)을 형성하여, 상기 요철표면(101)에 폴리테트라 플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene: PTFE) 소재로 된 코팅층(20)을 형성하되, 상기 코팅층(20)의 표면은 상기 요철표면(101)을 따라서 요철형으로 형성한다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 기술이 적용된 고무 오링의 사용에 따른 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 고무 오링은 요철표면(101)을 형성하여 그 요철표면(101)을 따라서 폴리테트라 플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene: PTFE) 소재로 된 코팅층(20)이 형성함으로써 주로 튜브 커플링과 같이 외부 삽입구조물(30)과의 마찰이 빈번한 장치 내부에 설치하여 실링용으로 사용한다.

따라서 첨부도면 도 2와 같이 고무 오링의 내경부 내경보다 큰 외경을 가지는 삽입구조물(30)을 고무 오링의 내경부에 삽입하게 되면, 삽입구조물(30)의 외표면과 고무 오링의 내경부 외표면이 서로 맞닿으면서 마찰이 발생하게 된다.

이때, 상기 첨부도면과 같이 고무 오링의 내경부 외표면은 성형 과정에서 형성된 요철표면(101)을 따라서 코팅층(20)이 형성되어 있기 때문에 삽입구조물(30)을 고무 오링의 내경부에 삽입하는 과정에서 삽입구조물(30)의 외표면은 고무 오링의 요철표면(101)에 형성된 코팅층(20)의 산 부분(201)과 점접촉(A)하게 됨으로써 삽입구조물(30)과 고무 오링의 간의 마찰을 최소화할 수 있게 되어 삽입구조물(30)을 고무 오링 내부에 삽입하거나, 삽입된 삽입구조물(30)을 배출할 때 적은 힘으로도 용이하게 수행할 수 있게 된다.

또한, 상기와 같은 본 발명의 고무 오링을 장기간 사용하게 되면, 삽입구조물(30)과 오링의 코팅층(20) 간의 잦은 마찰로 인하여 코팅층(20)의 산 부분(201)이 마모되는데, 상기 코팅층(20)의 산 부분(201)이 마모되더라도 코팅층(20)의 골 부분(202)이 남아 고무 오링의 마모를 억제함으로써 고무 오링의 수명을 크게 연장할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시나 응용이 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시나 응용 예는 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

S1: 성형단계 S2: 마감단계
S3: 세척단계 S4: 코팅단계
S5: 굽기단계 S6: 냉각단계
10: 오링 101: 요철표면
20: 코팅층 201: 산 부분
202: 골 부분 30: 삽입구조물

Claims (2)

1. 캐비티 내표면을 부식 처리한 금형 내부에 고무소재를 투입하여 미세한 요철표면(101)을 가진 루프 형태의 성형품을 성형하는 성형단계(S1)와;
   상기 성형품에 형성된 버(Burr)를 절단하여 제거하는 마감단계(S2)와;
   상기 성형품 표면을 세척하는 세척단계(S3)와;
   상기 세척 완료된 성형품을 건조한 후, 표면에 접착제를 도포하여 미세한 요철표면(101)의 따라서 요철코팅층(20)을 형성하는 코팅단계(S4)와;
   상기 외표면이 코팅된 성형품을 열처리하는 굽기단계(S5)와;
   상기 열처리 완료된 성형품을 냉각하는 냉각단계(S6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고무 오링 제조 방법.
   
2. 표면에 미세한 요철표면(101)을 형성하여, 상기 요철표면(101)에 폴리테트라 플루오로에틸렌 소재로 코팅층(20)을 형성하되, 상기 코팅층(20)의 표면은 상기 요철표면(101)을 따라서 요철형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 고무 오링.

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