KR20180064055A - 플라스틱 성형 플랜지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속성 재질의 베이스 재료와, 사출되는 수지가 상기 베이스 재료의 표면에 클래딩 성형 방식으로 피복되는 사출 재료를 포함하는 구성으로 이루어져 배관 연결 부위에 대한 녹이나 부식을 방지하면서도 사출 재료에 대한 강성 구조를 증대하는 플라스틱 성형 플랜지를 제공하고자 한다.

Description

플라스틱 성형 플랜지{Plastic Molding Flange}

본 발명은 플라스틱 성형 플랜지로서, 보다 상세하게는 금속성 재질의 표면에 피복되는 수지 계열의 사출 재료로 구성되어 배관 연결 부위에 대한 녹이나 부식을 방지할 수 있는 플라스틱 성형 플랜지에 관한 것이다.

종래에 사용되고 있는 배관 연결용 플랜지는, 대부분 금속성 재질로 이루어져 배관에 연결된 상태로 일정 기간 사용 시에 플랜지의 표면 부위로 부식 및 녹이 발생하게 된다.

플랜지의 표면에 발생하는 부식 및 녹은 플랜지의 수명을 단축하는 결과로 이어질 수밖에 없으며, 이러한 플랜지의 수명 단축은 배관 연결 부위에 대한 강성도를 약화시키는 요인으로 작용하게 된다.

더군다나 플랜지는 금속성 재질 중 SUS 재질이 많이 활용되고 있으며 합금 재질도 상당히 활용되고 있는바, 이러한 SUS 및 합금 재질로 이루어진 플랜지 제품은 시중에서 상당히 고가에 거래되는 관계로 플랜지의 구매에 부담을 느낄 수밖에 없다.

플랜지가 바다와 해수 주변에 활용될 경우 염분으로 인하여 그 표면 부식성의 촉발이 더욱 심각하고 부식되는 진행 속도가 상당히 빨라 경과가 얼마 되지 않은 상태에서도 플랜지의 표면 전체가 모두 부식되어 버리기 때문에 특히나 바다나 해수 주변에서의 플랜지 사용을 꺼리게 되며, 배관에 연결되는 플랜지 부위의 내구력을 현저히 저하시키게 된다.

또한, 플랜지 표면의 심각한 부식은 배관 내부를 통과하는 유체가 배관 연결 부위를 통하여 외부로 새어 나오는 리크(leak) 현상까지 발생할 수 있다.

한편, 하기의 선행기술문헌에 개시된 특허문헌인 등록특허 제10-0922133호는 판형 열교환기에 사용되는 플랜지에 대한 기술이다.

특허문헌 001 등록특허 제10-0922133호

전술된 문제점을 해소하기 위한 본 발명은, 배관 연결용 플랜지 부위에서의 부식이나 녹 발생을 방지하는 플랜지를 제공하고자 함에 그 목적을 두고 있다.

전술된 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 환 형상의 금속성 링 부재로 이루어진 베이스 재료와, 사출되는 수지가 상기 베이스 재료의 표면에 클래딩 성형 방식으로 피복되는 사출 재료를 포함하는 복합재인 플라스틱 성형 플랜지에 일 특징이 있다.

상기 링 부재에는 그 둘레를 따라 일정 간격을 유지하며 형성되는 볼트 체결 용도의 제1홀들과, 상기 제1홀들 사이에서 환 형태로 형성되어, 상기 사출 재료인 수지가 충진되는 제2홀들과, 상기 링 부재의 내경 가까이에 근접되어 링 부재를 고정하는 용도의 제3홀들을 더 포함하되, 상기 제2홀들은 상기 제1홀들의 직경에 비해 그 직경이 작으며, 상기 제1홀들의 링 부재의 외경 근접 위치보다 더 가까운 위치에 근접되어 형성되는 플라스틱 성형 플랜지에 일 특징이 있다.

상기 사출 재료인 수지는, 상기 링 부재의 표면에 피복되되, 볼트 삽입용 홀의 관통 공간을 메우지 않는 방식으로 상기 제1홀들의 내부 둘레를 따라 피복되며, 상기 제2, 3홀들의 내부에 모두 밀폐되는 충진 형태로 피복되어 환 형태로 고착화되는 플라스틱 성형 플랜지에 일 특징이 있다.

상기 제2홀들에 있어 링 부재의 외경과 내경에 가까운 홀벽에 있어 내경에 가까운 홀벽은 요철형 구조이며, 요철(凹凸)형 구조 중에서 요(凹) 부위에도 사출 재료인 수지가 충진되는 플라스틱 성형 플랜지에 일 특징이 있다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 플랜지는 내부가 아닌 외부층에 수지 계열 재질이 구성되는 관계로 배관 연결 이후에도 플랜지의 표면 부위에 대한 녹이나 부식이 방지되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 플랜지는 베이스 재료의 표면에 피복되는 사출 재료에 있어 베이스 재료의 홀로 사출 재료의 충진 구조로 인하여, 볼트 조임력에도 불구하고 사출 재료인 수지의 피복 분리나, 피복 벗겨짐이나, 피복 갈라짐 따위 등의 하자 현상이 방지될 수 있으며, 이로 인한 사출 재료의 강성 증대 효과를 기대할 수 있다.

아울러, 본 발명에 의한 플랜지는 녹이나 부식이 방지되는 관계로 반영구적인 사용이 가능하며, 기존의 플랜지 가격 대비 저렴하여 구매력 활성화와 함께 시장 경쟁에서의 우위 선점될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 플랜지 외관을 도시한 도면으로서 플랜지의 완성품인 사출 재료의 사출품 상태를 나타낸 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 사출품 내부에 있게 되는 베이스 재료의 링 부재를 나타낸 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 베이스 재료의 링 부재에 대한 A-A' 절개선을 함께 표시한 정면도,
도 4는 도 3에 도시된 베이스 재료의 링 부재에 대한 A-A' 절개선의 단면도로서, 베이스 재료의 링 부재 표면에 사출 재료인 수지 피복 구조까지 함께 도시한 도면,
도 5는 도 2에 도시된 베이스 재료의 링 부재에 대한 B-B' 절개선을 함께 표시한 정면도,
도 6은 도 5에 도시된 베이스 재료의 링 부재에 대한 B-B' 절개선의 단면도로서, 베이스 재료의 링 부재 표면에 사출 재료인 수지 피복 구조까지 함께 도시한 도면,
도 7은 도 3에 도시된 베이스 재료의 링 부재에 대한 A-A' 절개선의 단면도로서, 베이스 재료의 링 부재 표면에 사출 재료인 수지 피복 구조까지 함께 도시한 도면이며, 제2홀의 홀벽 구조에 대하여 다른 실시예로 도시된 도면이다.

본 발명에 있어 첨부된 도면은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되어 도시됨을 밝히고, 후술되는 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적 사항에 불과하며, 다른 여러 형태로 변형 실시되는 점까지 감안한 명세서 전반에 걸친 기술적 사상을 토대로 해석되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하면서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 범퍼 조립용 클립을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 플라스틱 성형 플랜지로서 지름이 큰 관이나, 내부의 압력이 높은 관이나, 자주 떼어낼 필요가 있는 관의 이음 부위에 사용되는바, 이러한 플라스틱 성형 플랜지는 도 1에 도시된 바와 같이 사출 방식으로 제작된 플랜지(10)이다.

상기 플랜지(10)는 도 2와 같이 그 내부에 있게 되는 베이스 재료(20)와 도 1과 같이 상기 베이스 재료의 외부에 있게 되는 사출 재료(30)로 구성되는바, 상기 베이스 재료(20)는 일종의 금속성 재질로서 환 형상의 링 부재 부품이고, 상기 사출 재료(30)는 상기 베이스 재료(20)의 전체적 표면을 감싸는 형태로 피복되는 수지계열 재질로서 사출 방식으로 이루어진 환 형상의 피복 형태이다.

상기 사출 재료(30)는 일종의 수지계열로서 사출 성형 방식으로 상기 베이스 재료(20)의 외부에 피복되는데, 이러한 사출 성형 과정에 있어 용접의 일종인 클래딩 성형 방식이 적용된다.

즉, 사출 재료(30)인 수지계열 재질이 상기 베이스 재료(20)인 금속성 재질의 링 부재 부품의 표면에 피복되면서 플랜지(10)를 수득할 수 있게 된다.

클래딩 성형(cladding welds)이란, 강재의 내식성 또는 내열성을 증진시키기 위해 강재의 표면에 피복하는 성형 방식으로서, 합재(clad sheet) 라고 하며, 다른 재질을 중합시켜 완전히 결합시킨 층 모양의 복합재품을 제조하기 위함이다.

이와 같이, 본 발명의 플라스틱 성형 플랜지(10)는, 금속 재질의 베이스 재료(20) 표면에 수지계열이 피복되는 사출 재료(30)로 이루어진 사출품이다.

이러한 본 발명의 플라스틱 성형 플랜지(10)는 그 제조에 있어 베이스 재료(20)인 환 형상의 링 부재에 다수의 홀(20h)들이 구성되는바, 상기 홀(20h)들 중에서는 도 3에서와 같이 볼트의 체결 구멍인 제1홀(20ha)들과, 사출 성형 과정에서의 수지 충진 공간인 제2홀(20hb)들과, 사출 성형 과정에서의 베이스 재료(20)인 환 형상의 링 부재 고정을 위한 핀홀인 제3홀(20hc)들로 구성될 수 있다.

상기 제1홀(20ha)들은 베이스 재료(20)인 환 형상의 링 부재 둘레를 따라 소정의 간격을 유지하며 링 부재의 일측단에서 타측단에 이르기까지 관통되는 형태로 다수로 형성되되, 도면에서와 12개소로 형성될 수도 있으며, 활용 용도에 따라 그 개소를 달리할 수도 있다.

상기 제2홀(20hb)들은 상기 제1홀(20ha)들의 사이마다 형성되되, 링 부재의 외경(OD)과 근접된 제1홀(20ha)들의 형성 지점보다 링 부재의 외경(OD)에 더 근접된 지점에 형성된다.

상기 제2홀(20hb)들이 상기 제1홀(20ha)들에 비해 베이스 재료(20)인 링 부재의 외경(OD)에 더 근접된 지점에 형성되는 점은, 상기 제1홀(20ha)들에 조여지는 볼트 조임력에 의해 링 부재의 내경(ID)보다 외경(OD)에 피복된 수지의 피복 분리나, 피복 벗겨짐 따위 등의 현상을 방지하기 위한 방안에 있다.

즉, 제1홀(20ha)들의 형성 지점과 근접된 링 부재의 외경(OD) 부위는 제1홀(20ha)들에서 조여지는 볼트 조임력에 의해 링 부재의 외경(OD)에 피복된 수지의 피복 분리나, 피복 벗겨짐이나, 피복 갈라짐 따위 등의 하자에 취약하기 때문이다.

따라서, 이러한 하자(피복 분리, 벗겨짐, 갈라짐 따위 현상) 문제를 방지하는 방안으로서 제2홀(20hb)들의 형성 지점이 제1홀(20ha)들에 형성 지점에 비해 링 부재의 외경(OD)과 더 근접되도록 하여, 사출 과정에서 수지가 상기 제2홀(20hb)들의 내부로 충진된 상태로 고착화 됨에 따라 제1홀들(20ha)에서의 강한 볼트 조임력이 발생되더라도, 상기 제2홀(20hb)들의 내부에 충진되어 고착화된 수지는 이러한 볼트 조임력에 버틸 수 있는 구조로 작용되어 상기 하자(피복 분리, 벗겨짐, 갈라짐 따위 현상) 발생을 방지하게 된다.

베이스 재료(20)인 환 형상의 링 부재에 대한 사출 재료(10)의 수지가 피복되는 구조에 있어, 도 3에 도시된 바와 같은 베이스 재료(20)의 A-A' 절개선인 제2홀(20hb)을 기준으로 링 부재의 절개 단면은 도 4에 도시된 바와 같다.

즉, 도 4와 같이, 베이스 재료(20)인 링 부재에 있어 외경(OD)과 내경(ID) 사이로 제2홀(20hb)이 관통되어 형성되는바, 사출 재료(30)가 베이스 재료(20)의 링 부재 표면에 피복될 때 내경(ID) 및 외경(OD)을 에워싸는 형태로 피복되며 제2홀(20hb)을 관통하는 형태로 충진되어 제2홀(20hb)의 경계면이 되는 홀벽(20hb')에 이르기까지 충진된다.

따라서, 이러한 제2홀(20hb) 내부에 충진된 수지가 고착화 된 상태에서는 볼트의 조임력에도 지탱될 수 있는 지주 기능으로 작용됨에 따라, 사출 재료(30)의 수지 피복 분리나, 피복 벗겨짐이나, 피복 갈라짐 따위 등의 하자 문제를 예방할 수 있게 된다.

상기 제2홀(20hb)은 원 형상임에 따라 상기 제2홀(20hb) 내부로 충진되는 수지 역시 고착화되어 원 형상의 지주 기둥 모양으로 이루어지게 된다. 이러한 수지의 원형상 지주 형태는 볼트 조임력에도 버틸 수 있는 바람직한 형태인 관계로, 제2홀(20hb)의 형태는 원 형상으로 이루어지게 된다.

한편, 베이스 재료(20)인 환 형상의 링 부재에 대한 사출 재료(10)의 수지가 피복되는 구조에 있어, 도 5에 도시된 바와 같은 베이스 재료(20)의 A-A' 절개선인 제1홀(20ha)을 기준으로 링 부재의 절개 단면은 도 6에 도시된 바와 같다.

즉, 도 6과 같이, 베이스 재료(20)인 링 부재에 있어 외경(OD)과 내경(ID) 사이로 제1홀(20ha)이 관통되어 형성되는바, 사출 재료(30)가 베이스 재료(20)의 링 부재 표면에 피복될 때 내경(ID) 및 외경(OD)을 에워싸는 형태로 피복되며 제1홀(20ha)을 관통하는 형태로 충진되지만 볼트의 삽입 체결홀 기능을 담당해야 하므로 제1홀(20ha)의 경계면인 홀벽(20ha')에 소정의 두께로만 피복되고 나머지 충진되지 않은 공간은 볼트 삽입용 홀(30ha)로 남게 된다.

따라서, 볼트가 이러한 볼트 삽입용 홀(30ha)에 삽입되면서 조여지는 볼트 조임력에도 제2홀(20hb)들 내부로 완전히 충진된 수지 부위가 지탱 가능한 지주 기능으로 작용됨에 따라 베이스 재료(20)의 링 부재 표면에 피복된 사출 재료(30)인 수지는 강성 구조를 유지할 수 있고 이러한 수지 피복의 강성 구조는 볼트의 강한 조입력에도 불구하고 피복 분리나, 피복 벗겨짐, 또는 피복 갈라짐 따위의 하자 현상을 예방할 수 있다.

한편, 도 7과 같이, 베이스 재료(20)인 링 부재에 있어 외경(OD)과 내경(ID) 사이로 제2홀(20hb)이 관통되어 형성되는바, 사출 재료(30)가 베이스 재료(20)의 링 부재 표면에 피복될 때 내경(ID) 및 외경(OD)을 에워싸는 형태로 피복되며 제2홀(20hb)을 관통하는 형태로 충진되어 제2홀(20hb)의 경계면이 되는 홀벽(20hb')에 이르기까지 충진되되, 상기 홀벽(20hb')에 있어 내측에 위치된 홀벽(20hb')은 요철(凹凸)형 구조로 이루어져 있으며, 요철(凹凸) 부위 중에서 요(凹, 20hb") 부위에 이르기까지 사출 재료(30)인 수지가 충진되는 관계로 이는 베이스 재료(20)인 링 부재의 내경(ID) 부위에 피복된 수지 피복 벗겨짐이나, 분리, 또는 갈라짐 따위 취약 구조를 방지하기 위함이다.

즉, 상기 제2홀(20hb)의 홀벽(20hb')은 외경(OD)에 가까운 홀벽(20hb')과 내경(ID)에 가까운 홀벽(20hb')으로 구성될 수 있는바, 상기 내경(ID)에 가까운 홀벽(20hb')은 요철(凹凸)형 구조이며, 요철(凹凸)형 구조 중에서 요(凹, 20hb") 부위에 이르기까지 수지가 충진된 상태로 고착화되면, 요(凹, 20hb") 부위들에 충진된 수지가 볼트 조임력이나 배관의 뒤틀림 압력에도 견딜 수 있는 응력으로 작용되기 때문에 내경(ID) 표면으로 피복된 수지의 피복 벗겨짐이나, 분리, 또는 갈라짐 따위 현상을 예방할 수 있으며 내경(ID) 표면쪽 수지 피복 부위의 강성 구조를 유지할 수 있다.

이러한 본 발명의 플랜지(10) 제조는 베이스 재료로서 환 형상의 링 부재를 고정하는 제1단계와, 고정된 링 부재에 사출 재료로서 수지를 사출하여 클래딩 성형하는 방식으로 피복하는 제2단계와, 사출된 사출물을 플랜지 형태로 펀칭하는 제3단계와, 펀칭된 사출물을 절삭 가공하는 제4단계로 구성된다.

상기 제1단계에서는 베이스 재료(20)인 금속 재질의 환 형상 링 부재를 고정하는 과정으로서 링 부재의 둘레를 따라 4개소로 형성된 제3홀(20hc)들을 통하여 고정용 핀이 삽입되어 링 부재를 고정하게 된다.

링 부재 고정이 이루어진 다음에는, 상기 제2단계에서는 다이에 용융 상태에 있는 수지가 사출되면서 고정 상태에 있는 링 부재 표면을 클래딩 성형 방식으로 피복시키게 된다. 이때 수지는 링 부재의 표면 전체에 피복되는바, 내 외경(ID, OD) 뿐 아니라, 제1,2홀(20ha,20hb)들에 이르기까지 충진되는 방식으로 피복된다.

링 부재 표면의 수지 피복이 이루어진 다음에는, 상기 제3단계에서는 사출물을 플랜지 형태로 펀칭하는 과정으로서 볼트가 삽입되어 체결될 수 있는 홀을 형성하기 위함이다. 볼트 삽입에 요구되는 홀은 베이스 재료(20)인 링 부재의 표면에 피복된 수지 사출물을 향해 압착판(미도시)이 가압되면서 압착판에 도시된 돌기들이 링 부재의 둘레에 형성된 수지 막힘 상태에 있는 제1홀(20ha)들을 뚫어 사출 재료(30)에는 볼트 삽입용 홀(30ha)들만 형성된다.

여기서 상기 사출물이나 사출품은 사출 재료(30)와 동의어로 해석되는 용어임을 밝혀둔다.

사출물의 펀칭이 이루어진 다음에는, 상기 제4단계에서는 제3홀(20hc)들인 4개소의 구멍에 수지를 열융착 방식으로 메꾸는 마무리 작업과 아울러, 사출물의 표면 매끄러움을 위한 절삭과 연마 과정을 수행하게 되며, 이러한 절삭 및 연마 과정을 거치게 되면서 사출물은 완성품의 플랜지(10)로 수득될 수 있게 된다.

10 : 플랜지 20 : 베이스 재료
30 : 사출 재료

Claims (4)

1. 환 형상의 금속성 링 부재로 이루어진 베이스 재료;
   사출되는 수지가 상기 베이스 재료의 표면에 클래딩 성형 방식으로 피복되는 사출 재료;
   를 포함하는 복합재인 플라스틱 성형 플랜지.
2. 제1항에 있어서,
   상기 링 부재에는 그 둘레를 따라 일정 간격을 유지하며 형성되는 볼트 체결 용도의 제1홀들;
   상기 제1홀들 사이에서 환 형태로 형성되어, 상기 사출 재료인 수지가 충진되는 제2홀들;
   상기 링 부재의 내경 가까이에 근접되어 링 부재를 고정하는 용도의 제3홀들;
   을 더 포함하되,
   상기 제2홀들은 상기 제1홀들의 직경에 비해 그 직경이 작으며, 상기 제1홀들의 링 부재의 외경 근접 위치보다 더 가까운 위치에 근접되어 형성되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 성형 플랜지.
3. 제2항에 있어서,
   상기 사출 재료인 수지는,
   상기 링 부재의 표면에 피복되되, 볼트 삽입용 홀의 관통 공간을 메우지 않는 방식으로 상기 제1홀들의 내부 둘레를 따라 피복되며, 상기 제2, 3홀들의 내부에 모두 밀폐되는 충진 형태로 피복되어 환 형태로 고착화되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 성형 플랜지.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2홀들에 있어 링 부재의 외경과 내경에 가까운 홀벽에 있어 내경에 가까운 홀벽은 요철형 구조이며, 요철(凹凸)형 구조 중에서 요(凹) 부위에도 사출 재료인 수지가 충진되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 성형 플랜지.

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