KR830002457B1 - 성형(成形) 조성물 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

성형(成形) 조성물
제1도는 본 발명에 따른 피스톤의 사시도.
제2도는 제1도에 도시한 피스톤의 단면도.
제3도는 수량계와 그속에 설치된 피스톤의 사시도.
제4a도-제4d도는 수량계의 조작을 도시한 것으로서, 실(chamber)내에서 피스톤이 1회 순환하는 동안의 물유동을 나타내는 개략도.
본 발명은 열가소성 성형(成形) 조성물(moulding composition)에 관한 것으로서, 특히 물이있는 환경에서 사용하기 위한 성형(成形)성분 제조용 열가소성 성형 조성물에 관한 것이다.
특히 본 발명은 유체 유량계의 가동 부분을 제조하기 위한 상술한 조성물의 용도에 관한 것이다.
일반적으로 유체유량계에 있어서, 계량실 장치내부에 설치된 가동 부분, 예컨대 회전 가능한 부분은 흘러 들어오는 유체에 의해 작동되며, 부분의 이동, 예컨대 회전이 탐지되고, 계량기를 통하여 유동하는 유체의 량이 탐지된 이동으로부터 측정된다. 계량실 장치는 예컨대 금속 또는 성형 열가소성 물질로 제조된다. 계량기의 기능을 능률적이고 정확하게 하고 또 그의 수명을 늘이기 위하여 계량실과 이동 부분은 마찰 저항계수가 낮은 내마모성 물질로 제조되어야만 한다. 가동 부분, 예컨대 피스톤 또는 회전 경사판 및 계량실은 실제로 물을 흡수하지 않으며 물에서 크기가 안정하여야만 한다.
현재 유체유량계의 가동 부분은 여러가지 상이한 물질로 제조되는데, 이로 인하여 여러가지 결함을 지니게 된다. 예컨대 에보나이트(Ebonite) 또는 벌카나이트(Vulcanite)같은 경질 고무가 널리 사용되고 있으며 이것은 물이 있는 환경에서의 안정성에 대해 요구된 물성(物性 : physical property) 및 낮은 마찰계수를 가지고 있으며, 이것으로 제조한 가동 부분은 금속 및 플라스틱 실(chamber) 내에서의 내마모성이 대단히 크다. 그러나 이 원료는 고가이고, 또 경질 고무는 복잡한 형태로 제조함에 있어 용이하게 성형할 수 없기 때문에 그와 같은 형태의 부분을 제조하는데 비용이 많이든다. 즉, 실제에 있어서 경질 고무는 정확하게 성형될 수 없기 때문에 먼저 성형에 의하여 대략적인 형태를 제조한 다음 연속적인 기계 조작을 할 필요가 있으며, 이 때문에 있어 시간 소모가 많고 비용이 많이든다.
지금까지 사용되어 왔던 다른 두 물질은 나일론과 노릴(폴리페닐렌 옥사이드의 화합물)이며, 이들 두 물질은 경질 고무보다 가격이 저렴하고 또 복잡한 형태로 성형할 수 있으나, 소정의 응용에는 적당하지 않다. 즉, 물에서 나일론의 아주 낮은 물 흡수에서도 길이가 최소한 0.5% 증가한다. 이와 마찬가지로, PPO(polyenylene oxide)로부터 제조된 성분은 물에서는 안정하나, 경질 고무보다 내마모성이 적고 마찰 저항이 크기 때문에 낮은 유속에서 계량의 정확성이 낮다.
성형에 의하여 유체유량계의 가동 부분을 제조하기에 적당한 물질을 찾아내려고 공지의 성형 조성물을 사용하여 실험하였으나, (a) 0.1%까지의 정확성으로 성형할 수 있는 열가소성 조성물이며, (b)물 흡수로 인한 성형 조성물의 길이의 변화가 0.1% 이하가 되도록 물 환경에서 안정성을 가지며, (c) 50℃까지의 물에서 기능을 발휘할 수 있으며 열대성 조건에서 분해하지 않는 성분을 제조하는 능력이 있으며, (d)전형적인 계량실 장치내에서 사용했을때 마찰 저항성이 낮고 내마모성이 양호하며, (e)양호한 강도 및 충격 저항성을 갖는 등의 필요조건을 얻을 수 없었다.
본 발명자들은 유체유량계의 가동 부분과 같은 복잡한 성형부분을 간단한 방법으로 성형할 수 있고 또 상술한 요구조건을 지금까지 이용 가능한 성형 조성물보다도 대단히 만족시켜주는 성형 조성물을 개발하였다.
따라서본발명에따르면,조성물의총중량을기존하여PTFE(Polytertrafluoroethylene) 입자가 최소한 5중량% 분산되어 있는 열가소성 스티렌을 기제로한 종합체물질을 대부분으로하여 구성된 열가소성 성형 조성물이 제공된다. 본 조성물은 PTFE 입자를 5-30중량%를 함유하는 것이 바람직하다. 본 조성물로 부터 성형되는 부분을 위해 저렴한 가격, 양호한 내마모성 및 양호한 마찰 저항성등의 잇점을 얻기 위하여는 5-15% 범위어어야하며, 8-12%가 보다 바람직하다. 일반적으로 PTFE입자는 작으며, 전형적으로 100μm이하의 최대 크기를 가진다. PTFE의 크기 분포는 1%이하의 입자가 50μm보다 큰 최대 크기를 가지는 그러한 분포가 바람직하다. 평균 크기 범위는 1-50μm이 바람직하며, 1-20μm가 더욱 바람직하다. 본 조성물로부터 성형된 부분이 특히 양호한 내마모성과 양호한 마찰 저항성을 갖도록하기 위하여는, 평균 크기가 2-10, 바람직하기로는 5-7μm이며, 35μm 이상이 1%이하인 PTFE 입자를 스티렌 전체에 분산시킨다. 이것은 높은 충격도를 갖게 한다.
입자의 정밀한 형상이 아주 중요한 것은 아니나, 본 발명에 따른 조성물을 제조하는데 사용되는 PTFE입자는 개개 입자의 최대 횡단 크기가 그의 최소 크기와 현저히 차이가 나지않는 형상이어야 한다. 개개 입자의 길이/폭의 비율은 2:1보다 크지 않는것이 바람직하며, 1.5:1보다 크지 않는 것이 더욱 바람직하다.
따라서 바람직한 입자는 과립, 즉 불규칙한 비이드, 구상, 입방체 등의 형태라고 생각될 수 있다. 과립과 다른 덩어리는 바람직하지 않는 유도성을 가진 성형 조성물을 형성하는 결과를 초래하게 되는데 예컨대 가열된 조성물은 어느 정도 용융탄성(彈性)을 나타내며, 이것은 성형 과정에서 조잡성을 낳게하기 때문에 바람직하지 못하다.
본 발명에 따른 성형 조성물은 스티렌 기제 중합체 물질과 PTFE를 혼합하고, 이 혼합물을 가열하고 PTFE입자가 균일하게 분산되어 있는 스티렌 기제 중합체물질의 균질한 소성체를 생성한 다음 이를 과립으로 만들므로서 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 성형 조성물은 물이 있는 환경에서 작동시키기 적합한 기구의 부분을 제조하는데 특히 유용하며, 이와같은 부분은 본 발명의 다른 특징을 이룬다. 이와 같은 부분의 특별한 예로서는 유체유량계의 부분, 특히 그의 가동 부분이 있다.
따라서 본 발명의 다른 특징에 따르면, 실(chamber) 및 가동 부분의 최소한 하나가 조성물의 총 중량을 기준하여 PTFE 입자가 최소한 5중량% 분산되어 있는 스티렌 기제 중합체 물질로 형성됨을 특징으로하는, 유체유량계의 사용중에 계량되는 유체가 통과하는 실 및 유체 유동에 의해 작동 가능한 상기의 실내에 위치하고 있는 가동 부분으로 구성된 유체유량계가 제공된다. 가동 부분은 상술한 스티렌 기제 중합체 물질로 제조되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 제조 및 시험에 대하여 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
[실시예]
과립 형태인 하이 임팩트(high impact) 폴리 스티렌을, 과립형태이며 평균크기가 5-7μm이고, 35μm이상의 것을 1%이하 함유하고 있는 PTFE 입자와 혼합하였다. 입자의 길이 : 폭의 비율은 1.5:1이하였다.
PTFE 과립물을 폴리스티렌에 균일하게 분산시킨 다음 혼합물을 가열하여 균질의 가소성체를 만들었다. 이 덩어리를 폴리스티렌의 연화점 이상의 온도까지 가열한 스크류 압출기 속으로 통과시켰다. 이렇게하여 얻어진 압출물을 냉각시킨 다음 성형 공정에 사용하기에 적당한 과립으로 절단하였다. 조성물의 중량을 기준하여 PTFE 입자 5,10,15,20,25 및 30%를 함유하는 성형 조성물을 이 방법으로 제조하였다.
각각의 성형 조성물을 통상의 성형 장치에서 성형하여 수량계에 사용하기 위한 피스톤을 제조하였다.
제1도에는 전형적인 피스톤이 도시되어 있으며, 제2도에는 제1도에 도시한 피스톤의 단면이 도시되어 있으며, 제3도에는 수량계와 그속에 설치된 피스톤이 도시되어 있다. 부호 1로 표시되어 있는 피스톤은 원통형주변 부분(3) 및 중앙의 종방향 측에 대하여 수직인 원통의 단부 사이에 놓여있는 평평한 환상의 핀-형부분(5)으로된 단일 성형물로 구성되어 있다. 짧은 원통형 성형 축(7)은 중앙축과 일직선으로 판의 한 측면으로부터 뻗어 있으며, 금속 핀(8)은 성형 축과 일직선으로 판의 반대편에 뻗어있다. 판은 원통 부분(3) 내에 형성된 축방향으로 뻗어있는 슬로트(11)로부터 중앙 축(7)을 향하여 뻗어있는 배(pear) 형상의 개구(9)를 가지고 있다. 판-형 부분(5)에는 개구(9)에 대하여 대칭으로 배열된 일련의 원형구멍(15)이 밀밥굽과 같은 형태로 나있다. 원형부분은 종방향 슬로트에 대하여 맞은 편에서 쌍으로 마주보며 놓여있는 4개의 긴구멍(17)을 가지고 있다. 이들 구멍은 대략 장방형으로서 단부는 둥글게 되어 있으며, 슬로트에 대하여 평행한 직선 모서리를 가지고 있다.
피스톤을 측정하여 모든 성형 조성물이 0.1% 이상으로 정확하게 성형될 수 있으며, 더우기 성형 피스톤이 기계 조작할 필요없이 수량계에 사용하기에 적당하다는 것을 알았다. 피스톤을 수량계에서 시험하여 상술한 조건(b)-(e)을 달성하는가를 조사하였다.
시험하기 위하여 사용된 수량계를 제3도에 도시하였으며, 이 수량계는 물 유입구(34)가 설치된 실 하우징을 포함하고 있다. 압력판(39)은 실 하우징에 나사로 연결되어 있고, 합성고무 "0"밀폐링은 상기 두부분 사이에 고정되어 있다. 계수기 하우징(36)은 압력판(39) 위로 설치되어 있으며, 두개의 프라스틱 키이(도시하지 않았음에 의하여 지지되어 있다. 실 하우징(38)은 실의 상부와 저부에 각각 유입구와 유출구(도시하지 않았음)을 가진 열가소성 실장치(40)를 수용하고 있다. 실장치내의 분할 셔터(42)는 실의 벽속에 슬로트를 형성하여 피스톤(1)의 배-형 개구속에 뻗어있다. 피스톤의 핀(8)은 연결장치(44)와 맞물린다. 이것은 계수기 하우징(36)내에 설치된 결합된 감속 기아 장치 및 계수기(46)과 차례로 맞물린다. 따라서 수량기의 사용중 피스톤의 운동은 계수기로 전달되어 눈에 보이는 눈금인 저울(48)로부터 읽을 수 있다. 결합된 기아장치와 계수기(46)는 제2의 "0" 밀폐링에 의하여 계수기 하우징(36)과 밀폐 결합된다.
제4a도-제4d도를 참조하여 수량계의 조작을 기술하고자한다. 제4a도-제4d도는 실장치(40) 내에서 피스톤(1)이 1회 순환하는 동안의 물의흐름을 도시한 것이다. 피스톤(1)의 측(7)의 운동은 원형 가이드 막대(50) 및 외부 원형 가이드 부분(52)으로 구성된 가이드장치에 의하여 한정된다. 가이드 장치는 실의 바닥에 연결되어 그로부터 윗방향으로 뻗어있다. 매순환시마다 피스톤의 축(7)은 원형 가이드 막대(50) 둘레로 완전한 원을 그리며 운동한다. 분할 셔터(42)는 실장치(40)과 가이드 부분(52)속에 슬로트를 형성하고 있으며, 피스톤의 종방향 슬로트(11)를 통하여 판부분의 배-형 개구속으로 지나간다. 또한 실은 그의 상부에 유입구(54)와 저부에 유출구(56)를 가지고 있다. 제4도에서 실내로 유동하는 물은 점으로 도시되어 있고, 실 밖으로 유동하는 물은 평행선으로 도시되어 있으며, 중간에 있는 물, 즉 피스톤에 의하여 유입구 및 유출구로부터 분리된 물은 더 작은 점으로 도시되어 있다. 제4a도에서 유입구(54)를 통하여 실내로 유동하는 물은 실(40)의 분할 서터(42)와 내부 원형벽에 대하여 피스톤이 중심을 달리하는 회전운동을 하도록 만든다. 동시에 물은 유출구(56)를 통하여 실로부터 제거된다.
제4b도에서, 피스톤은
Figure kpo00001
회전이동 하였다. 물은 피스톤속으로 연속유동하여 피스톤 용적의 대부분을 채우고, 58로 표시한 실의 부분을 채우기 시작한다. 실과 피스톤의 나머지 부분으로 부터의 물은 유출구를 통하여 제거된다. 제4c도에서, 피스톤은
Figure kpo00002
회전 이동하였다. 피스톤은 중간 물(60)로 채워지고, 물은 셔터(42)의 측부(62) 및 (64)에 각각 있는 유입구와 유출구를 통하여 실로 들어갔다 나왔다 한다. 제4d도에 도시한 바와같이
Figure kpo00003
회전의 이동이 완결되면 물은 유입구로부터 피스톤속으로 유동하기 시작하여 순환이 완결되게 된다.
피스톤의 매순환중에 기정량의 물이 수량계로 들어가고 나오고 한다. 피스톤 핀(8)과 계합하는 연결장치는 피스톤 운동을 감소기아와 계수기까지 전달하여 수량계를 통과하는 물의 양을 지시한다.
이 시험결과로서 알 수 있는 바와같이, 상술한 각각의 성형 조성물로부터 제조한 피스톤은 심지어 낮은 유속에서도 만족스럽고 정확한 성능을 발휘하여 주었다. 또한 피스톤은 내마모성이 있었으며, 물에 안정하였다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 용도는 중심을 달리하는 회전운동을 수행하는 기동 피스톤을 가진 수량계에 대하여 특히 기술하였지만, 기타 용도에도 사용 가능함은 물론이다. 본 발명의 성형 조성물은 예컨대 유체로 인하여 작동되는 가동 부분이 회전경사판인 유량계의 제조에도 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 성형 조성물은 예컨대 펌프와 같은 물이있는 환경에서 조작하는 기타 장치의 제조에도 사용할 수 있다.

Claims (1)

  1. 입자의크기가100μm이하이며,길이/폭의비율이2:1이하인PTFE(polytetrafluoroethylene) 입자가 조성물의 총중량을 기준하여 5-30중량% 분산되어 있는 열가소성 스티렌을 기제로한 중합체 물질을 대부분 으로하여 구성된 열가소성 성형 조성물.
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