탄성중합 물질로 기-밀 콘테이너를 만들기 위한 방법

申请号 KR1020177012482 申请日 2015-10-07 公开(公告)号 KR1020170068538A 公开(公告)日 2017-06-19
申请人 파버 인더스트리 에스.피.에이.; 发明人 콜라,지안루이지; 디사르노,라파엘레; 크로마크,클라우디오;
摘要 탄성중합물질로기-밀콘테이너(1)를만들기위한방법은 : 둘이상의분리된탄성중합부분들(2, 3)을제공하는단계, 글루잉엣지들(5)의글루잉표면들(6)을세정및/또는거칠게하는단계, 이전에세정되고, 탈지되며및/또는거칠어진글루잉표면들(6) 상으로접착제(7)를적용하는단계, 콘테이너(1)를형성하도록부분들(2, 3)을조립하고아직경화되지않은거친탄성중합테이프(8)를글루잉표면들(6)사이에삽입하는단계, 겹쳐진글루잉엣지들(5) 상에저온압력을적용하는단계, 거친테이프(8)의경화를열 적으로활성화하는중첩된글루잉엣지들(5)을가열하는단계, 글루잉영역들을냉각하는단계를포함한다.
权利要求
  • A) 서로 초기에 분리된, 삼-차원적인 쉘의 모양인 둘 이상의 탄성중합 부분들(2, 3)을 제공하는 단계;
    B) 상기 탄성중합 콘테이너(1)의 마지막 모양을 얻는 것과 같이, 하나 이상의 글루잉 엣지들(5)을 따라서 글루잉에 의해 상기 초기에 분리된 탄성중합 부분들(2, 3)을 연결하는 단계;
    C) 상기 글루잉된 탄성중합 콘테이너(1)의 압력 하에서 단단한 밀봉을 확인하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 글루잉 엣지들(5)을 따라서 상기 탄성중합 부분들(2, 3)을 연결하는 단계 B)는 :
    B1) 상기 글루잉 엣지들(5)의 상기 글루잉 표면들(6)을 세정하고 거칠게하는 단계;
    B2) 이전에 세정되고, 탈지되며 및/또는 거칠어진 상기 글루잉 표면들(6) 상으로 저온-세팅 접착 작용을 구비하는 접착제(7)를 적용하는 단계;
    B3) 상기 콘테이너(1)를 형성하도록 상기 부분들(2, 3)을 조립하는 단계 및 서로로 글루잉되도록 의도되는 상기 글루잉 표면들(6) 사이에 아직 경화되지 않거나 아직 완벽하게 경화되지 않은 거친 탄성중합 테이프(8)를 삽입하는 단계;
    B4) 사이에 끼워지는 상기 거친 테이프(8)를 구비하는 중첩된 글루잉 엣지들(5)에서 부분들(2, 3)에 저온 압력을 적용하는 단계, 상기 압력은 상기 글루잉 엣지들의 상기 벽 평면으로 횡단하는 가압 방향으로 작용함;
    B5) 상기 글루잉된 영역들의 단단한 밀봉을 제공하는 것과 같은, 상기 거친 테이프(8)의 경화를 열 적으로 활성화하는 것과 같이 상기 중첩된 글루잉 엣지들(5)을 가열하는 단계;
    B6) 상기 글루잉 영역들을 냉각하는 단계;
    를 포함하는, 탄성중합 물질로 기-밀 콘테이너(1)를 만들기 위한 방법.
  • 제 1항에 있어서,
    상기 탄성중합 부분들(2, 3)은 폐쇄된 둥근 바닥을 구비하는 컵의 모양을 가지는 바닥 하프-쉘 및 첨두아치 둥근 바닥 및 보스 부분(4)을 구비하는 컵의 모양을 가지는 첨두아치 하프-쉘(3)을 포함하고,
    상기 탄성중합 부분들(2, 3)은 사출 성형에 의해 따로 제조되고, 상기 사출 성형 단계 동안, 상기 글루잉 엣지들(4)은 글루잉 표면들(5)을 제공하기 위해, 예를 들어 램프와 같은, 모양이 되는, 방법.
  • 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    B1) 단계 동안, 상기 세정은 메틸 에틸 케톤 또는 이소프로판올 비누에 의해 이행되고 글루잉 표면들(6)을 거칠게 하는 것은 연마 또는 플라즈마 처리에 의해 이행되는, 방법.
  • 제 1내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 B2)에서 상기 글루잉 표면들(6)은 상기 접착제(7), 바람직하게 클로로프렌 접착제로 코팅되고, 그 후 적용된 상기 접착제 층(7)의 균일성은 육안 검사 램프에 의해 확인되는, 방법.
  • 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 거친 테이프(8)는 상기 부분들(2, 3)과 같이 동일하게 출발하는(same starting) 탄성중합 물질로 구성되지만, 아직 경화되지 않는, 방법.
  • 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 B3)에서 중합체 부분들(2, 3)은, 상기 부분들(2, 3)의 적당한 위치를 보장하기 위하여 로킹 지그 내에, 미리 제공된 상기 거친 테이프 중 하나가, 삽입되고, 상기 글루잉 엣지들(5)의 산기 적당한 겹침은 서로 연결되도록 의도되는, 방법.
  • 제 6항에 있어서,
    상기 글루잉 영역들에서 적당히 겹치는 형상을 취하고 유지하도록 상기 콘테이너(1)를 강제하기 위해 상기 중합체 부분들(2, 3) 및 상기 지그 사이에 진공을 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
  • 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 B4)는 가압부(17) 내에 이전에 조립된 부분들(2, 3)을 삽입하는 단계 및 3초 보다 긴 가압 시간을 위해 상기 겹치는 글루잉 엣지들(5) 상에 분포되는 1500kN 및 2500kN 사이 범위인 힘을 상기 가압부(17)로 가하는 단계를 포함하는, 방법.
  • 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 B5)는 상기 글루잉 엣지들을 따라서 적어도 상기 글루잉 영역들 내에 글루잉되는 상기 콘테이너(1)의 형상을 실질적으로 가지는 내부 공동(10)을 구비하는 폐쇄된 몰드(9) 내에 이미 저온 글루잉된 콘테이너(1)를 삽입하는 단계, 상기 몰드(9)의 상기 공동(10)에 대하여, 6바 내지 9바의 압력, 또는 대략 7바의 압력에 의해 상기 콘테이너(1)를 초기에 가압하는 단계, 및 20분 및 25분 사이 시간 범위 동안 11°C 내지 140°C, 바람직하게 130°C의 온도에서 상기 공동(10)의 벽(12)에 연결되는 히팅 수단들(11)에 의해 상기 글루잉 엣지들(5)을 가열하는 단계를 포함하는, 방법.
  • 제 9항에 있어서,
    폐쇄된 몰드(9)의 내부 공동(10)에 제거 가능하게 위치되는 하나 이상의 형성된 삽입물들(18)에 의해 상기 콘테이너(1)의 형상에 상기 공동(10)의 형상을 맞추고 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
  • 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 글루잉 표면들(6)의 폭(16)은 25mm 및 35mm의 범위, 바람직하게 대략 30mm이고,
    - 상기 콘테이너(1)의 상기 부분들(2, 3)의 베이스 탄성중합 물질은 니트릴 고무 NBR 또는 폴리클로로프렌-기반 고무이며,
    - 상기 부분들(2, 3)의 상기 벽 두께는 2mm 및 5mm 사이 범위, 특히 약 3mm인, 방법.
  • 압력-저항 외부 쉘(14)을 준비하는 단계;
    제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 기-밀 탄성중합 콘테이너(1)가 제작되는 단계;
    상기 외부 쉘(14) 내에 상기 탄성중합 콘테이너(1)를 장착시키는 단계;
    를 포함하는, 콘테이너를 제작하기 위한 방법.

  • 说明书全文

    탄성중합 물질로 기-밀 콘테이너를 만들기 위한 방법{METHOD FOR MAKING A GAS-TIGHT CONTAINER IN ELASTOMERIC MATERIAL}

    본 발명의 목적은 탄성중합 물질(고무(rubber); elastomeric material)로 기-밀 콘테이너(gas-tight container)를 만들기 위한 방법이고 가압된(pressurized) 가스 콘테이너를 만들기 위한 방법이다.

    탄성중합 물질의 기-밀 콘테이너들은 가압된(pressurized) 가스 콘테이너들, 예를 들어 합성물질(composite material) 가스 실린더들(gas cylinders)의, 내부 라이닝(inner lining)으로서 이용되고, 여기서 그것들은 기-밀 기능을 수행하는 반면, 콘테이너의 외측 하우징은 저장된 가스 압력으로부터 끌어내는 기계적인 응력(mechanical stress)에 저항한다.

    가압된 가스 콘테이너들의 복잡한 모양 및 큰 사이즈, 뿐만 아니라 이러한 압력 콘테이너들의 몇몇 다른 모양들 및 사이즈들 때문에, 탄성중합 물질의 (내부 탄성중합 블레이더들) 내에 이러한 가스-기밀 콘테이너들의 제작 과정은 신뢰성 높고, 반복 가능한 방법으로 및 대량 생산하는 이러한 고무 콘테이너들을 대량 제작하는 것의 실현 가능성과 견고성을 위해, 바람직한 모양들 및 사이즈들을 얻는 것과 관련하여 여전히 문제가 있다.

    따라서, 종래의 단점들의 적어도 일부를 피하기 위한 특징들을 가지는, 압축 콘테이너(pressure container)를 만들기 위한 방법과 탄성중합 물질(고무)로 기-밀 콘테이너를 만들기 위한 방법이 제공되는 것은 본원 발명의 목적이다.

    이러한 및 다른 목적들은 청구항 제 1항에 따른 방법에 의해 달성된다. 독립항들은 바람직한 실시예들에 관한 것이다.

    본 명세서에 개시되어 있음.

    본 발명의 더욱 이해시키고 그것의 이점들을 인식시키기 위해, 몇몇 비-한정적인, 예시적인 실시예들은 아래에서 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
    - 도 1은 탄성중합 물질로 기-밀 블레이더(bladder)에 의해 형성되는 내부 라이닝이 제공되는 압축 콘테이너의 단면도이다.
    - 도 2는 예를 들어 탄성중합 블레이더의 형상인, 기-밀 콘테이너를 형성하게 결합되도록 의도되는, 탄성중합 물질인 두 개의 하프-쉘들을 도시한다.
    - 도 3은 본 발명에 따른 방법에 의해 얻어지는 탄성중합 물질인 기-밀 콘테이너를 도시한다.
    - 도 4a, 4b, 4c는 본 발명의 실시예들에 따른 탄성중합 재료인 기-밀 콘테이너의 글루잉 영역의 단면도이다.
    - 도 5a, 5b, 5c, 5d, 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성중합 콘테이너를 만들기 위한 방법의 단계들을 도시한다.
    - 도 6 및 7은 일 실시예에 따른 방법의 단계 및 방법의 단계를 구현하기 위한 장비를 도시한다.
    - 도 8은 일 실시예에 따른 다른 방법의 단계 및 다른 방법의 단계를 구현하기 위한 장비를 도시한다.
    도면들을 참조하여, 탄성중합 물질로 기-밀 콘테이너(1)를 만들기 위한 방법은 다음을 포함한다.

    A) 개방된 3차원 쉘(open three-dimensional shell)의 형상인, 예를 들어 폐쇄된 둥근 바닥을 구비하는 컵의 형상을 가지는 바닥 하프-쉘(bottom half-shell; 2)과 첨두아치(ogival)의 둥근 바닥을 구비하는 컵의 형상을 가지는 첨두아치 하프-쉘(ogival half-shell; 3) 및 보스 부분(boss portion; 4)인(도 2), 서로로부터 초기에(initially) 분리되는 둘 이상의 탄성중합 부분들(2, 3)을 제공하는 단계.

    탄성중합 부분들(2, 3; 또는 다시 말해서, 하프-블레이더들(bladders; 2, 3))은 사출 성형(injection moulding) 후에 탄성중합 재료를 경화시킴으로써 각각 제작될 수 있다.

    성형의 단계(step of moulding) 동안, 글루잉 엣지들(gluing edges; 4)은 더 큰 접촉과 다음 글루잉 작업(gluing operation)을 위한 글루잉 표면을 제공하도록, 글루잉 엣지(4, 도 4a 내지 도 4c)의 벽 평면(wall plane)에 대하여, 예를 들어 경사면과 같이, 즉 비스듬한 커팅 프로파일(oblique cutting profile)과 같이 적절하게 형성되거나 프로파일링(profiled)될 수 있다.

    B) 탄성중합 콘테이너(1)의 바람직한 마지막 형상을 얻기 위하여, 하나 이상의 글루잉 엣지들(5)을 따라서 글루잉하는 것에 의해, 초기에 분리된 탄성중합 부분들(2, 3)을 연결하는 단계.

    글루잉 엣지들(5)을 따라서 탄성중합 부분들(2, 3)을 연결하는 단계는 다음을 포함할 수 있다.

    B1) 화학적으로(예를 들어 산(acids)과 같은 부식성 물질로 처리함으로써) 또는 기계적으로(연마(grinding)로), 글루잉 엣지들(5)의 글루잉 표면들(6)을 거칠게 하고(roughening), 탈지하며(degreasing), 세정하는 단계.

    세정은 이소프로파놀(isopropanol) 비누(soap), 메틸 에틸 케톤(methyl ethyl ketone) 또는 다른 화학물질들에 의해 이행될 수 있다. 글루잉 표면들(6)의 거칠게 하는 것은 연마 또는 플라즈마 처리(도 5a)에 의해 수행될 수 있다.

    B2) 세정된, 이전에 탈지된 및/또는 거칠어진 글루잉 표면들(6)상으로 바람직하게 콜드-세트 접착제 기능(cold-set adhesive action)을 구비하는, 접착제(7; 프라이머)를 적용하는 단계.

    글루잉 표면들(6)은 페인트 붓(paintbrush), 롤러(roller), 주걱(spatula) 또는 스프레이에 의해 접착제(예를 들어, 클로로프렌(chloroprene))로 코팅될 수 있다. 또한, 적용된 프라이머 층의 균일성은 육안 검사 램프(visual inspection lamp; 비-파괴 테스트(non-destructive test))에 의해 확인될 수 있다.

    B3) 개별적으로, 서로 글루잉되도록 의도지만, 바람직하게 부분들(2, 3)과 같이 동일 시작 탄성중합 물질이 필수적이지 않은, 두 글루잉 표면(6) 사이에 아직 완전히 경화되지 않은 ("거친" 비-경화된 고무)거친 탄성중합 테이프(8)를 삽입하는 단계 및 콘테이너를 형성하는 부분들(2, 3)을 조립하는 단계 및 그 후 거친 테이프(raw tape; 8)의 간섭(interposition)을 가지고 접착제(7)에 의해 두 글루잉 표면들(6)을 중헙하며(overlapping) 글루잉하는 단계;

    이러한 목적을 위해, 서로 연결되도록 의도되는 글루잉 엣지들(5)의 적당한 겹침(proper overlapping)을 구비하는 부분들(2, 3)의 적당한 위치를 보장하는 로킹 지그(미 도시된; locking jig) 내에, 그 중 하나는 이미 적용된 테이프(8)인, 부분들(2, 3; 하프-쉘들 또는 하프-블래이더들)을 삽입하는 것은 바람직하다.

    또한, 진공(vacuum)은 적당히(proper) 겹치는 형상을 취하고 유지하는 콘테이너(1)를 강제하기 위해 지그(jig)와 중합체 부분(polymeric portions; 2, 3) 사이에 적용될 수 있다.

    거친 테이프(8)는 15mm ... 25mm, 특히 약 20mm의 폭(width) 및 0.4 ... 1.0mm의 두께(thickness)를 가질 수 있다.

    B4) 글루잉 엣지의 벽 평면(wall plane)으로 횡단하는(transversal) 가압 방향(pressure direction)으로 그것들 사이에 끼워지는 거친 테이프(8)와 중첩된 글루잉 엣지들(5)에서 부분들(2, 3)에 (저온(cold)) 압력을 적용하는 단계(도 5D). 이러한 목적을 위해, 가압부(17) 내로 이전에 조립된 부분들(2, 3)을 삽입하고 접착제(프라이머; 7)을 저온 글루잉의 작동을 활성화 하기에 적합한 압력을 글루잉 영역(5) 상에 가하는 것은 유리하다.

    예로써, 가압부(9)는 중첩된 글루잉 엣지들(5) 상에 분포된 2000kN의 힘(200톤)을 가할 수 있다. 가압 시간은 몇 초, 예를 들어 3초... 5초... 20초 일 수 있다.

    B5) 글루잉된 영역들의 단단한 밀봉(tight seal)을 제공하기 위해, 테이프(8)의 경화를 열 적으로(thermally) 활성화하도록 중첩된 글루잉 엣지들(5) 가열하는 단계.

    이러한 목적으로, 6바 내지 9바 범위, 바람직하게는 몰드(9)의 공동(10)에 대하여 압력이 대략 7바인, 가압을 받는 콘테이너(1)를 초기의 일정 가압유지(pressurizing; 팽창(inflating))하고, 공동(10)의 벽(12)에 연결되는 히팅 수단(11; 예를 들어 하나 이상의 전기 저항기)를 통해 글루잉 영역(중첩된 글루잉 엣지들(5))을 가열하며, 적어도 글루잉된 엣지들(5)에 따른 글루잉 영역들 내와 같은, 글루잉된 콘테이너(1)의 형상을 가지는 내부 공동(10)을 구비하는 폐쇄된 몰드(9)내로 이전 가압 작업 동안 이미 냉각 글루잉된 콘테이너(1)를 삽입하는 것은 바람직하다. 열 적인 처리는 대략 20-25분 동안, 110°C 내지 140°C, 바람직하게 약 130°C의 온도의 작용을 포함한다.

    이러한 작업은 초기 "거친" 테이프(8)의 경화(vulcanization)를 야긴하고, 따라서 결합된 부분들(2, 3)의 글루잉 엣지들의 완벽한 두께를 보장한다.

    또한, 번 갈아서 또는 추가적으로 외측으로부터의 가열을 위해, 다른(further) 히팅 수단은 테이프(8)의 경화를 더 개선하거나 가속하도록, 글루잉 엣지들(5)에서 탄성중합 콘테이너(1)(몰드(9)로 보류되는(withheld)) 내에 위치될 수 있다.

    몰드(9)는 콘테이너(1)의 모양으로 공동(10)의 모양을 맞추고 조정하기 위해 내부 공동(10) 내에 제거 가능하게 위치될 수 있는 하나 이상의 형성된 삽입물들을 유리하게 포함한다.

    글루잉 존(gluing zone)의 폭(16), 즉 글루잉 표면들(6)의 폭은 25mm 내지 35mm, 바람직하게 약 30mm의 범위 내에 있다.

    B6) 글루잉 영역들을 냉각하는 단계, 및

    C) 글루잉된 탄성중합 콘테이너(1)의 압력 하에서 단단한 밀봉을 확인하는 단계. 그 후, 글루잉된 탄성 콘테이너(1)는 몰드(9)로부터 제거되고, 콘터이너(1)는 공-냉(air-cooled)된다. 압력 기밀 테스트(pressure tightness test)는 누출을 위한 검색을 위해 비누 액체(soapy liquid) 또는 음향 방사(acoustic emission)에 의해 또는 물 담금(water immersion)에 의해 수행될 수 있다.

    콘테이너(1)의 부분들(2, 3)의 베이스 탄성중합 물질(base elastomeric material)은 바람직하게, Buna-N, 페르부난(Perbunan) 또는 NBR로 알려진 니트릴 고무이다. 이는 합성 고무(synthetic rubber), 나크릴로니트릴(ACN)-부타디엔(butadiene) 공중합체(copolymer)이다. 이용의 구체적인 필요에 따라서, 폴리클로로프렌-기반 고무(polychloroprene-based rubber; 네오프렌고무(neoprene rubber)) 또는 실리콘-기반 고무(silicone-based rubber; 실리콘 고무)는 이용될 수 있다.

    부분들(2, 3)의 두께는 가압 콘테이너들(15)의 내부 라이닝으로써의 적용을 위해, 2mm 내지 5mm, 바람직하게는 약 3mm이다.

    비 제한적인 예시로써, 콘테이너(1)의 전체 길이는 500mm 내지 1000mm, 예를 들어 700mm이며, 이것의 직경은 약 270mm일 수 있다.

    탄성중합 콘테이너(1)는, 예를 들어, 가압 콘테이너(15)를 만드는 공정을 완료시키기 위해, 합성 물질(타입 IV 실린더)로 구성되는 가스 실린더인, 가압 콘테이너(15)의 외부 쉘(14) 내에 장착됨으로써 얻어진다.

    여기에서 기술된 제작 방법은 콘테이너(1)의 크기와 삼-차원 형상을 참조하여 보다 융통성(versatility)을 허용하고, 콘테이너(1)의 우수한 단단함을 보장하고, 대량 제작 공정을 쉽게 구현할 수 있다.

    당업자들은 다음이 청구범위에 의해 정의된 바와 같이, 본 발명의 보호 범위로부터 모두 벗어남 없이, 본 발명에 따른 제작 방법에 다른 변경 또는 변형을 명백하게 행할 수 있다.

    1 : 콘테이터
    2 : 바닥 하프-쉘
    3 : 첨두아치 하프-쉘
    4 : 보스 부분
    5 : 글루잉 엣지
    6 : 글루잉 표면
    7 : 접착제
    8 : 테이프
    9 : 몰드
    10 : 공동
    11 : 히팅 수단
    12 : 벽
    14 : 외부 쉘
    15 : 가압 콘테이너
    16 : 글루잉 존의 폭
    17 : 가압부

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