hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
빗물받이
빗물받이, 낙수받이, 처마 홈통 또는 간단히 홈통은 건물의 배수 시스템 구성 요소이다. 지붕에서 물이 벽을 손상시키거나, 건물 아래에 서 있거나 건물에 들어서는 사람들을 젖게 하거나, 건물의 기초를 손상시키지 않는 적절한 배수 장소로 물을 유도하는 등 여러 가지 이유로 물이 통제되지 않은 방식으로 지붕에서 떨어지거나 흐르는 것을 방지하는 데 필요하다. 평평한 지붕의 경우, 물 침투를 방지하고 과도한 무게가 쌓이는 것을 막기 위해 물 제거가 필수적이다.
경사 지붕의 물은 계곡 거터, 파라펫 거터 또는 처마 거터로 흘러내린다. 처마 거터는 이브스트로프(특히 캐나다에서), 뉴질랜드에서는 스파우팅, 스코틀랜드에서는 론(rhone) 또는 론(rone), 이브스-슛 (아일랜드) 이브스 채널, 드립스터, 거터링, 레인스파우팅 또는 단순히 거터라고도 불린다. 거터라는 단어는 "물방울"을 의미하는 라틴어 구타(gutta)에서 유래했다.
빗물받이
가장 초기 형태의 거터는 줄이 그어진 목재 또는 암석 홈통으로 구성되었다. 납은 인기 있는 라이너였으며 경사 계곡 거터에 여전히 사용된다. 거터를 만드는 데는 무쇠, 석면 시멘트, UPVC (PVCu), 주조 및 압출 알루미늄, 아연 도금 강철, 목재, 구리, 아연, 대나무 등 다양한 재료가 사용되었다.
빗물받이 설명
거터는 빗물을 외부 벽과 기초에서 멀리 배수하여 건물의 구조물로 물이 침투하는 것을 방지한다. 벽을 따라 흐르는 물은 해당 방의 습기를 유발하고 곰팡이와 목재의 습성 부패 성장에 유리한 환경을 제공한다.
빗물받이는 다음 중 하나일 수 있다:
지붕은 빗물이 배수될 수 있도록 적절한 경사로 설계되어야 한다. 물은 거터로 흘러들어 배수관으로 이어진다. 평지붕은 최소 1:80의 경사도를 가진 방수 표면을 가져야 한다. 내부로 배수되거나 배수관을 향해 최소 1:360의 경사도를 가진 처마 거터로 배수될 수 있다. 경사 지붕의 기울기는 지붕 덮개의 건축 자재에 따라 결정된다. 슬레이트의 경우 25%, 기계 제작 타일의 경우 35%가 된다. 물은 파라펫 거터, 계곡 거터 또는 처마 거터로 떨어진다. 두 개의 경사 지붕이 각을 이루며 만나는 곳에는 경사 계곡 거터도 형성된다. 이음새는 계곡 플래싱으로 밀봉된다. 파라펫 거터와 계곡 거터는 내부 빗물 파이프로 또는 끝부분에서 직접 외부 배수관으로 배수된다.
빗물받이 설명
거터의 용량은 중요한 설계 고려 사항이다. 지붕 면적(미터)을 계산하고 이를 강우량(리터/초/미터²)으로 곱하는데, 이는 0.0208로 가정된다. 이것은 필요한 배출 용량(리터/초)을 제공한다. 평균 강우량보다 2분간의 폭풍우에서 발생할 수 있는 물의 양인 강우 강도가 더 중요하다. 영국 표준 협회는 에식스(연간 강우량 500mm)에서의 지표 폭풍은 0.022L/s/m²를 전달하는 반면, 컴브리아(연간 강우량 1800mm)에서는 0.014L/s/m²를 전달한다고 지적한다.
처마 홈통은 무쇠, 납, 아연, 아연 도금 강철, 도색된 강철, 구리, 도색된 알루미늄, PVC (및 기타 플라스틱) 등 다양한 재료로 만들 수 있으며, 때로는 콘크리트, 암석, 목재로도 만들 수 있다.
빗물받이 설명
빗물받이로 모인 물은 일반적으로 다운파이프 (리더 또는 컨덕터라고도 함)를 통해 지붕 가장자리에서 건물 바닥으로 이송되어 배출되거나 수집된다. 다운파이프는 슈에서 끝나 직접 표면으로 배출될 수 있지만, 현대 건축 기술을 사용하면 점검실을 통해 표면 배수구나 침투조로 이어지는 배수관에 연결된다. 또는 50mm 수봉이 있는 우수관 (U자형 벤드)을 통해 결합 배수관에 연결된다. 빗물받이의 물은 빗물 수확되어 빗물통 또는 물탱크에 저장될 수 있다.
빗물받이에는 거터 스크린, 마이크로 메시 스크린, 루버 또는 단단한 후드를 장착하여 지붕의 물이 흐르도록 하면서 지붕 잔해가 거터로 유입되는 것을 줄일 수 있다.
막힌 거터는 물이 역류하여 건물로 물이 침투하는 원인이 될 수도 있다. 막힌 거터는 또한 고인 물이 쌓이게 하여 일부 기후에서는 모기가 번식할 수 있게 한다.
빗물받이 역사
로마인들은 빗물 시스템을 영국으로 가져왔다. 이 기술은 나중에 사라졌지만 노르만족에 의해 다시 도입되었다. 런던탑의 화이트 타워에는 외부 거터가 있었다. 1240년 3월, 헨리 왕은 런던탑 공사 책임자에게 "대탑의 안팎을 하얗게 칠하라"고 명령했다. 이는 당시 유행에 따른 것이었다. 그해 말, 왕은 책임자에게 화이트 타워의 납 거터를 확장하여 "새로 하얗게 칠한 탑의 벽이 빗물이 흘러내려 망가지거나 밖으로 떨어질 위험이 없도록" 하라고 명령했다.
색슨 시대에는 테인들이 초가집에서와 같이 벽에서 물을 깨끗하게 흘려보내기 위해 크게 튀어나온 지붕으로 건물을 세웠다. 대성당 건축가는 같은 목적으로 정교한 가고일이 있는 납 파라펫 거터를 사용했다. 수도원 해산으로 인해 이 건물들은 재활용되었고, 세속적인 건물에 사용될 수 있는 납이 풍부했다. 농민들은 목재 거터 또는 납으로 안감 처리된 목재 거터를 사용했다.
빗물받이 역사
1851년 조셉 팩스턴이 혁신적인 등골-및-골 지붕으로 수정궁을 설계했을 때, 유리 지붕의 지붕 대들보 사이 공간을 가로지르는 서까래는 거터 역할도 했다. 목재 팩스턴 거터는 빗물을 제거하기 위한 깊은 반원형 통로와 응결을 처리하기 위한 측면 홈이 있었다. 그들은 철판으로 트러스 처리되었고 유약 막대를 위한 미리 형성된 노치가 있었으며, 구조용 무쇠 기둥으로 흘러들어 그 기둥을 통해 배수되었다.
산업 혁명은 무쇠 주조의 새로운 방법을 도입했고, 철도는 무거운 무쇠 품목을 건축 현장으로 운반하는 방법을 제공했다. 도시로의 이주는 소형 주택에 대한 수요를 창출했다. 건조한 주택은 천식, 기관지염, 폐기종 및 폐렴을 통제했다. 1849년 조셉 바자르게트는 런던의 하수도 시스템을 제안하여 템스강으로 흘러들어가는 것을 막았다. 1870년대까지 모든 주택은 무쇠 거터와 배수관으로 건설되었다. 빅토리아 시대의 거터는 오지 모양으로 폭이 115mm였으며 브래킷이 필요 없이 페이샤 보드에 직접 장착되었다. 사각형 및 반원형 프로필도 사용할 수 있었다. 제1차 세계 대전 이후 짧은 기간 동안, 석면-시멘트 거터링은 유지 보수가 필요 없기 때문에 인기를 얻었지만, 단점 때문에 이 기간은 짧았다. 부피가 더 크고 충격에 부러지는 경향이 있었다.
빗물받이 종류
무쇠 거터는 18세기 후반에 납의 대안으로 도입되었다. 무쇠는 처마 거터를 대량 생산할 수 있게 했고, 납이 목재 거터 내부의 라이너로만 사용될 수 있었던 반면 무쇠는 단단하고 비다공성이었다. 설치는 단일 공정이었고 열이 필요하지 않았다. 그들은 페이샤 보드에 직접 부착될 수 있었다. 무쇠 거터는 보존 지역의 복원 작업에 여전히 지정되지만, 일반적으로 동일한 프로필로 만들어진 주조 알루미늄으로 대체된다. 압출 알루미늄 거터는 알루미늄 시트 롤에서 현장에서 최대 30m 길이로 다양한 프로필로 만들 수 있다. 이들은 400mm 간격으로 내부 브래킷을 특징으로 한다.
빗물받이 종류
영국 국내 건축에서, 거터링은 종종 UPVC 섹션으로 만들어진다. 최초의 PVC 파이프는 1930년대에 위생 배수 시스템에 사용하기 위해 도입되었다. 폴리에틸렌은 1933년에 개발되었다. 최초의 가압 플라스틱 식수 파이프는 1950년대에 네덜란드에 설치되었다. 1960년대 동안 플라스틱 재료를 사용한 빗물 파이프, 거터링 및 다운파이프가 도입되었고, 이어서 링 씰의 도입으로 PVC 토양 시스템이 실현 가능해졌다. 토양 시스템에 대한 영국 표준이 제정되었고, 지방 당국은 PVC 시스템을 지정하기 시작했다. 1970년까지 플라스틱 빗물 시스템은 새로운 설치의 60% 이상을 차지했다. 유럽 표준 EN607은 2004년부터 존재했다.
빗물받이 종류
설치하기 쉽고, 경제적이며, 가볍고, 최소한의 유지 보수가 필요하며, 수명은 50년이다. 이 재료는 불리한 열팽창 계수 0.06mm/m°C를 가지고 있으므로 설계 시 여유를 두어야 한다. -5°C에서 25°C의 온도 범위를 견디는 4미터 거터는 엔드 스톱 내에서 30 × 4 × 0.06 = 7.2mm의 팽창 공간이 필요하다. 일반적으로 4-인치 (100 mm) 거터에 단일 68-밀리미터 (2.7 in) 다운파이프는 600-제곱피트 (56 m2) 지붕을 배수한다.
고품질 스테인리스강 거터링 시스템은 주택 및 상업 프로젝트에 사용 가능하다. 스테인리스강의 장점은 내구성, 내부식성, 청소 용이성, 그리고 우수한 미관이다. 콘크리트나 목재에 비해 스테인리스강 거터는 온도 변화에 따라 무시할 수 없는 열팽창 및 수축 사이클을 겪게 되는데, 설치 시 이러한 움직임을 고려하지 않으면 거터 변형의 가능성이 있어 거터 시스템의 부적절한 배수로 이어질 수 있다.
빗물받이 종류
이음매 없는 거터는 휴대용 롤 성형 기계로 현장에서 구조물의 사양에 맞게 생산된다는 장점이 있으며, 일반적으로 숙련된 기술자가 설치한다. 이음매 없는 거터는 두께 0.027인치이며, 제대로 설치되면 30년 이상 지속된다.
상업 및 주거 건축에서 거터는 부식 방지를 위해 아연 도금된 연강으로 만들어지는 경우가 많다. 앞부분에 비드를 넣어 보강한 금속 거터는 영국에서 BS EN612:2005에 의해 규제된다.
구리 거터는 구리의 항균 특성에서 비롯된 물 정화 능력을 자랑한다. 또한 구리 재료와 흔히 연관되는 동록이 발생하여 거터 시스템의 색상이 처음 몇 년 동안 어두워지다가 7년 후에는 짙은 녹색으로 변한다. 구리 거터는 20년 후에 완전한 동록 상태에 도달하지만, 녹청 용액을 시스템에 사용하여 이 과정을 급격히 가속화할 수 있다.
알루미늄 거터는 내식성이 좋고 가벼우며 설치가 쉽다. 또한 알루미늄 거터는 다양한 마감과 스타일로 제공된다.
콘크리트 거터의 상표명인 핀록 거터는 다양한 건물에 사용될 수 있다. 1950년대와 1960년대에 무쇠 거터를 대체하여 주택에 사용되었는데, 강철 부족과 콘크리트 과잉 때문이었다. 그러나 차동 이동으로 인해 이음새가 벌어져 습기가 침투하는 것으로 밝혀져 신뢰를 잃었지만, 알루미늄과 비투멘 라이너를 장착할 수 있다. 핀록 콘크리트 거터 장치는 두 개의 홈통으로 구성되어 있으며, 하나는 보이는 거터이고 다른 하나는 중공 벽을 가로지른다. 8 to 12 인치 (200 to 300 mm) 범위의 블록은 철근과 콘크리트를 사용하여 연결하여 문과 창문의 상인방을 형성할 수 있다.
거터는 돌이나 목재와 같은 현지에서 구할 수 있는 재료로 만들 수 있다. 다공성 재료는 피치나 비투멘으로 안감을 댈 수 있다.
오늘날 서양 건축에서는 주로 파사드 스타일, 반원형, 박스형의 세 가지 유형의 거터 프로파일을 사용한다. 과거에는 12가지 거터 모양/스타일이 있었다.
빗물받이 거터 가드
거터 가드 (또는 거터 커버, 거터 보호, 낙엽 가드)는 주로 막힌 거터로 인한 손상을 방지하고 정기적인 거터 청소의 필요성을 줄이는 것을 목표로 한다. 이는 맞춤형 주택에 대한 일반적인 추가 기능이거나 옵션으로 포함된다.
브러시 거터 가드는 파이프 클리너와 비슷하며 설치하기 쉽다. 큰 이물질이 거터를 막는 것을 방지하지만 작은 이물질을 줄이는 데는 덜 효과적이다.
폼 거터 가드도 설치하기 쉽다. 거터에 맞게 끼워지므로 큰 물체가 물의 흐름을 방해하는 것을 막지만, 조류와 식물 성장은 막지 못한다. 폼 유형 필터의 단점은 구멍이 빨리 막혀 물이 통과하지 못하게 되어 교체가 필요하다는 것이다.
역곡선 또는 표면 장력 가드는 거터의 개구부를 좁혀 막힌 거터를 줄인다. 많은 사람들은 그것이 매력적이지 않고 유지 보수가 어렵다고 생각한다.
스크린 거터 가드는 가장 일반적이고 효과적인 것들 중 하나이다. 스냅 온 또는 장착이 가능하며 금속 또는 플라스틱으로 만들어진다. 마이크로메시 거터 가드는 작고 큰 이물질로부터 가장 많은 보호를 제공한다.
PVC 유형 거터 가드는 비용이 적게 드는 옵션이지만, 햇빛 노출로 인해 빠르게 부서지기 쉬운 경향이 있다.
23S 메틸 RNA 모티프
23S 메틸 RNA 모티프(영어: 23S methyl RNA motif)는 메틸기전이효소를 암호화하고 있는 것으로 예측되는 유전자의 상류에서 발견되는 보존된 RNA 구조로, 아마도 23S rRNA를 위한 것이다. 그러나 어떤 경우에는 rRNA 메틸기전이효소 유전자로부터 멀리 떨어져 있다(3 킬로베이스). 그럼에도 불구하고, 이 RNA가 시스-조절요소일 수도 있다는 제안이 있었는데, rRNA 메틸기전이효소가 RNA와 결합할 수 있고, 따라서 23S 메틸 RNA도 결합할 수 있다는 점에서 이는 매력적인 가설이다. 이러한 조절 전략은 리보솜 리더라고 불리는 RNA 모티프를 사용하여 리보솜 소단위체의 수준을 조절하는 세균에서 흔히 사용된다. 또한 23S 메틸 RNA는 하류에 rho-비의존성 전사 종결인자를 가지고 있는데, 이는 조절 메커니즘일 수 있다.
23S 메틸 RNA 모티프는 유산균이라고 불리는 세균목에서만 발견된다.
유압 기계
유압 기계 또는 유압 기기(hydraulic machinery)는 액체 유체 동력을 사용하여 작업을 수행한다. 건설기계가 흔한 예이다. 이러한 유형의 기계에서는 유압유가 기계 전체의 다양한 유압 모터와 유압 실린더로 펌핑되어 현재 저항에 따라 가압된다. 유체는 제어 밸브에 의해 직접 또는 자동으로 제어되며 호스, 튜브 또는 파이프를 통해 분배된다.
유압 시스템은 공압 시스템과 마찬가지로 폐쇄 시스템 내부의 유체에 가해지는 모든 압력이 모든 곳과 모든 방향으로 동일하게 전달된다는 파스칼의 원리에 기반을 둔다. 유압 시스템은 압축성 기체 대신 비압축성 액체를 유체로 사용한다.
유압 기계의 인기는 작은 튜브와 유연한 호스를 통해 전달될 수 있는 많은 양의 동력, 높은 동력 밀도 및 이 동력을 활용할 수 있는 다양한 액추에이터, 그리고 비교적 넓은 영역에 압력을 가하여 얻을 수 있는 막대한 힘의 증폭 때문이다. 기어와 샤프트를 사용하는 기계와 비교할 때 한 가지 단점은 동력 전달 시 파이프를 통한 유체 흐름 저항으로 인해 일부 손실이 발생한다는 것이다.
유압 기계 역사
조지프 브라마는 1795년에 유압 프레스 특허를 받았다. 브라마의 공장에서 일하던 헨리 모즐리는 컵 가죽 패킹을 제안했다. 그 결과 우수한 성능을 보여 유압 프레스는 결국 금속 단조용 증기 해머를 대체했다.
개별 증기기관으로는 비실용적이었던 대규모 동력을 공급하기 위해 중앙 집중식 유압 시스템이 개발되었다. 유압 동력은 영국 항구와 유럽의 다른 지역에서 크레인 및 기타 기계를 작동하는 데 사용되었다. 가장 큰 유압 시스템은 런던에 있었다. 유압 동력은 베서머 법 강철 생산에 광범위하게 사용되었다. 유압 동력은 엘리베이터와 운하 수문 및 다리의 회전 부분을 작동하는 데도 사용되었다. 이러한 시스템 중 일부는 20세기까지 계속 사용되었다.
해리 프랭클린 비커스는 미국 기계공학회(ASME)에 의해 "산업 유압의 아버지"라고 불렸다.
유압 기계 힘 및 토크 증폭
유압 시스템의 기본적인 특징은 입력과 출력 사이의 거리에 관계없이 기계적 기어 또는 레버 없이도 두 개의 연결된 실린더의 유효 면적을 변경하거나 펌프와 모터 사이의 유효 변위(cc/rev)를 변경하여 힘 또는 토크 증폭을 쉽게 적용할 수 있다는 것이다. 일반적인 경우, 유압 비율은 굴착기의 붐 움직임 및 트랙 드라이브와 같은 최적의 기계 설계를 위해 기계적 힘 또는 토크 비율과 결합된다.
실린더 C1은 반지름이 1인치이고, 실린더 C2는 반지름이 10인치이다. C1에 가해지는 힘이 10 lbf이면, C2에 의해 가해지는 힘은 C2가 C1보다 면적(S = πr²)이 100배 더 크므로 1000 lbf이다. 이 경우 단점은 C2를 1인치 움직이려면 C1을 100인치 움직여야 한다는 것이다. 가장 일반적인 용도는 작은 직경의 펌핑 실린더가 큰 직경의 리프팅 실린더에 연결된 고전적인 유압 잭이다.
유압 기계 힘 및 토크 증폭
변위 10 cc/rev의 유압 로터리 펌프가 100 cc/rev의 유압 로터리 모터에 연결되면 펌프를 구동하는 데 필요한 샤프트 토크는 모터 샤프트에서 사용 가능한 토크의 10분의 1이지만, 모터의 샤프트 속도(rev/min)도 펌프 샤프트 속도의 10분의 1에 불과하다. 이 조합은 실제로 실린더 예시와 동일한 유형의 힘 증폭이며, 이 경우 선형 힘은 토크로 정의되는 회전력이다.
이 두 가지 예는 일반적으로 특정 유압 "기어비"를 포함하는 유압 변속기 또는 정수압 변속기라고 불린다.
유압 기계 유압 회로
유압 회로는 액체를 수송하는 상호 연결된 이산 부품 세트로 구성된 시스템이다. 이 시스템의 목적은 유체가 흐르는 곳(열역학 시스템의 냉각수 튜브 네트워크처럼)을 제어하거나 유체 압력을 제어하는 것(유압 증폭기처럼)일 수 있다. 예를 들어, 유압 기계는 무거운 하중을 이동하기 위해 유압 회로(유압 펌프, 파이프, 튜브, 호스, 유압 모터, 유압 실린더 등을 통해 유압유가 압력 하에 밀려 나가는)를 사용한다. 이산 부품 측면에서 유체 시스템을 설명하는 접근 방식은 전기 회로 이론의 성공에서 영감을 받았다. 전기 회로 이론이 요소가 이산적이고 선형일 때 작동하는 것처럼, 유압 회로 이론은 요소(파이프 또는 전송 라인과 같은 수동 부품 또는 동력 장치 또는 펌프와 같은 능동 부품)가 이산적이고 선형일 때 가장 잘 작동한다. 이는 일반적으로 유압 회로 분석이 화학 공정 흐름 시스템 또는 마이크로 스케일 장치에서 발견되는 이산 펌프가 있는 길고 얇은 튜브에 가장 잘 작동한다는 것을 의미한다.
회로는 다음 구성 요소로 구성된다.
유압 기계 유압 회로
유압유가 작업을 수행하려면 액추에이터 및 모터로 흐른 다음 저장소로 돌아와야 한다. 그런 다음 유체는 필터링되고 다시 펌핑된다. 유압유가 흐르는 경로를 유압 회로라고 하며, 여러 유형이 있다.
오픈 센터 회로는 연속적인 흐름을 공급하는 펌프를 사용한다. 흐름은 제어 밸브의 오픈 센터를 통해 탱크로 돌아온다. 즉, 제어 밸브가 중앙에 있을 때 탱크로의 개방된 회귀 경로를 제공하며 유체는 고압으로 펌핑되지 않는다. 그렇지 않으면, 제어 밸브가 작동되면 유체를 액추에이터와 탱크로 또는 액추에이터에서 탱크로 보낸다. 펌프는 일정한 출력을 가지므로 유체의 압력은 모든 저항에 맞춰 상승한다. 압력이 너무 높아지면 유체는 압력 릴리프 밸브를 통해 탱크로 돌아온다. 여러 제어 밸브를 직렬로 연결할 수 있다. 이러한 유형의 회로는 저렴하고 정변위 펌프를 사용할 수 있다.
유압 기계 유압 회로
오픈 루프: 펌프 입구와 모터 회귀(방향 밸브를 통해)는 유압 탱크에 연결된다. 루프라는 용어는 피드백에 적용된다. 더 정확한 용어는 오픈 대 클로즈드 "회로"이다. 오픈 센터 회로는 연속적인 흐름을 공급하는 펌프를 사용한다. 흐름은 제어 밸브의 오픈 센터를 통해 탱크로 돌아온다. 즉, 제어 밸브가 중앙에 있을 때 탱크로의 개방된 회귀 경로를 제공하며 유체는 고압으로 펌핑되지 않는다. 그렇지 않으면, 제어 밸브가 작동되면 유체를 액추에이터와 탱크로 또는 액추에이터에서 탱크로 보낸다. 펌프는 일정한 출력을 가지므로 유체의 압력은 모든 저항에 맞춰 상승한다. 압력이 너무 높아지면 유체는 압력 릴리프 밸브를 통해 탱크로 돌아온다. 여러 제어 밸브를 직렬로 연결할 수 있다. 이러한 유형의 회로는 저렴하고 정변위 펌프를 사용할 수 있다.
유압 기계 유압 회로
클로즈드 루프: 모터 회귀는 펌프 입구에 직접 연결된다. 저압 측의 압력을 유지하기 위해 회로에는 냉각 및 필터링된 오일을 저압 측에 공급하는 충전 펌프(작은 기어 펌프)가 있다. 클로즈드 루프 회로는 일반적으로 이동식 응용 분야의 정수압 변속기에 사용된다. 장점: 방향 밸브가 없고 응답이 더 빠르며, 회로가 더 높은 압력에서 작동할 수 있다. 펌프 스위블 각도는 양의 흐름 방향과 음의 흐름 방향을 모두 포함한다. 단점: 펌프를 다른 유압 기능에 쉽게 활용할 수 없으며 제한된 오일 흐름 교환으로 인해 냉각이 문제가 될 수 있다. 고출력 클로즈드 루프 시스템은 일반적으로 펌프와 모터의 기본 누설 흐름보다 훨씬 더 많은 흐름을 교환하기 위해 회로에 '플러시 밸브'를 장착하여 냉각 및 필터링을 늘려야 한다. 플러시 밸브는 일반적으로 모터 하우징 자체에서 회전하는 오일의 냉각 효과를 얻기 위해 모터 하우징에 통합된다. 회전 효과로 인한 모터 하우징의 손실과 볼 베어링의 손실은 상당할 수 있으며, 최대 차량 속도에서 모터 속도는 4000-5000 rev/min 또는 그 이상에 도달할 수 있다. 누설 흐름과 추가 플러시 흐름은 충전 펌프에 의해 공급되어야 한다. 따라서 변속기가 고압 및 고모터 속도로 설계된 경우 대형 충전 펌프는 매우 중요하다. 예를 들어, 기계를 한 작업장에서 다른 작업장으로 운반할 때와 같이 차량 속도가 높을 때 정수압 변속기를 사용하는 경우 높은 오일 온도가 일반적으로 주요 문제이다. 장기간 높은 오일 온도는 변속기 수명을 급격히 단축시킨다. 오일 온도를 낮추려면 운반 중 시스템 압력을 낮춰야 하며, 이는 모터의 최소 변위를 합리적인 값으로 제한해야 함을 의미한다. 운반 중 회로 압력은 200-250 bar가 권장된다.
유압 기계 유압 회로
이동 장비의 클로즈드 루프 시스템은 일반적으로 기계식 및 유체 역학적(컨버터) 변속기의 대안으로 변속기에 사용된다. 장점은 무단 변속비(연속 가변 속도/토크)와 부하 및 작동 조건에 따라 기어비를 보다 유연하게 제어할 수 있다는 것이다. 정수압 변속기는 일반적으로 최대 200 kW의 동력으로 제한되는데, 이는 유체 역학적 변속기와 비교하여 더 높은 동력에서는 총 비용이 너무 높아지기 때문이다. 따라서 대형 휠 로더와 같은 중장비는 일반적으로 컨버터 변속기를 장착한다. 컨버터 변속기에 대한 최근 기술적 성과는 효율성을 향상시켰고, 소프트웨어 개발도 특성을 향상시켰는데, 예를 들어 작동 중 선택 가능한 기어 변속 프로그램과 더 많은 기어 단계로 인해 정수압 변속기와 유사한 특성을 제공한다.
유압 기계 정압 및 부하 감지 시스템
트랙 로더와 같은 토목 기계용 정수압 변속기는 종종 별도의 '인치 페달'을 장착하여 디젤 엔진 rpm을 일시적으로 높이는 동시에 차량 속도를 줄여 낮은 속도에서 작동 유압 장치에 사용 가능한 유압 동력 출력을 늘리고 견인력을 높인다. 이 기능은 고엔진 rpm에서 컨버터 기어박스를 정지시키는 것과 유사하다. 인치 기능은 '정수압' 기어비 대 디젤 엔진 rpm의 사전 설정된 특성에 영향을 미친다.
폐쇄 센터 회로는 일반적으로 오일을 공급하는 가변 펌프의 조절기와 관련된 두 가지 기본 구성으로 존재한다.
정압 시스템(CP), 표준. 펌프 압력은 항상 펌프 조절기의 압력 설정과 같다. 이 설정은 최대 요구 부하 압력을 충족해야 한다. 펌프는 소비자에게 필요한 총 유량에 따라 유량을 공급한다. CP 시스템은 기계가 부하 압력에 큰 변화가 있고 평균 시스템 압력이 펌프 조절기의 압력 설정보다 훨씬 낮은 경우 큰 동력 손실을 발생시킨다. CP는 설계가 간단하고 공압 시스템처럼 작동한다. 새로운 유압 기능을 쉽게 추가할 수 있으며 시스템은 응답 속도가 빠르다.
유압 기계 정압 및 부하 감지 시스템
부하 감지 시스템(LS)은 펌프가 부하 요구 사항에 맞게 유량과 압력을 모두 줄일 수 있으므로 동력 손실이 적지만, 시스템 안정성과 관련하여 CP 시스템보다 더 많은 조정이 필요하다. LS 시스템은 또한 방향 밸브에 추가적인 논리 밸브와 보상 밸브가 필요하므로 기술적으로 CP 시스템보다 더 복잡하고 비싸다. LS 시스템은 펌프 조절기의 조절 압력 강하와 관련된 일정한 동력 손실을 발생시킨다.
평균 는 약 2 MPa (290 psi)이다. 펌프 유량이 높으면 추가 손실이 상당할 수 있다. 부하 압력이 많이 변동하면 동력 손실도 증가한다. 동력 손실을 줄이기 위해 실린더 면적, 모터 변위 및 기계적 토크 암은 부하 압력과 일치하도록 설계되어야 한다. 여러 기능이 동시에 작동될 때 펌프 압력은 항상 최대 부하 압력과 같으며 펌프에 대한 동력 입력은 (최대 부하 압력 + ΔpLS) x 유량의 합과 같다.
기술적으로 밸브 블록에 다운스트림으로 장착된 보상 장치는 물리적으로 "업스트림"에 장착될 수 있지만, 다운스트림 보상 장치로 작동한다.
유압 기계 정압 및 부하 감지 시스템
시스템 유형 (3)은 펌프 유량 용량과 무관하게 활성화된 기능이 동기화되는 장점을 제공한다. 펌프가 최대 스위블 각도에 도달하더라도 두 개 이상의 활성화된 기능 간의 유량 관계는 부하 압력과 무관하게 유지된다. 이 기능은 굴착기와 같이 펌프가 최대 스위블 각도에서 작동하고 속도 동기화가 필요한 여러 활성화된 기능이 있는 기계에 중요하다. 유형 (4) 시스템에서는 업스트림 보상 장치가 있는 기능(예: 휠 로더의 스티어링 기능)이 우선한다. 다운스트림 보상 장치가 있는 시스템 유형은 일반적으로 밸브 제조업체에 따라 "LSC"(Linde Hydraulics), "LUDV"(보쉬 렉스로스 유압) 및 "플로우 셰어링"(Parker Hydraulics) 등 고유한 상표를 가지고 있다. 이 유형의 시스템에 대한 공식적인 표준화된 이름은 정해지지 않았지만, 플로우 셰어링이 일반적인 이름이다.
유압 기계 구성 요소
유압 펌프는 시스템의 구성 요소에 유체를 공급한다. 시스템의 압력은 부하에 반응하여 발생한다. 따라서 5,000 psi 등급의 펌프는 5,000 psi의 부하에 대해 유량을 유지할 수 있다.
펌프는 전기 모터(부피 기준)보다 약 10배 더 높은 동력 밀도를 가지고 있다. 펌프는 진동을 줄이기 위해 기어, 벨트 또는 유연한 탄성체 커플링을 통해 연결된 전기 모터 또는 엔진으로 구동된다.
유압 기계 응용 분야에서 일반적인 유압 펌프 유형은 다음과 같다.
축 피스톤 펌프: 많은 펌프가 가변 변위 메커니즘으로 설계되어 압력의 자동 제어를 위해 출력 유량을 변경한다. 스와시 플레이트(때로는 밸브 플레이트 펌프라고도 함) 및 체크볼(때로는 워블 플레이트 펌프라고도 함)을 포함하여 다양한 축 피스톤 펌프 설계가 있다. 가장 일반적인 것은 스와시 플레이트 펌프이다. 가변 각도 스와시 플레이트는 피스톤이 회전당 더 많거나 적은 거리를 왕복하게 하여 출력 유량과 압력을 변경할 수 있도록 한다(변위 각도가 클수록 유량이 높고 압력이 낮아지며 그 반대도 마찬가지이다).
유압 기계 구성 요소
피스톤 펌프는 기어 또는 베인 펌프보다 비싸지만, 고압, 까다로운 유체 및 긴 연속 작동 주기에서 작동할 때 더 긴 수명을 제공한다. 피스톤 펌프는 정수압 변속기의 절반을 구성한다.
방향 제어 밸브는 유체를 원하는 액추에이터로 보낸다. 일반적으로 주철 또는 강철 하우징 내부의 스풀로 구성된다. 스풀은 하우징 내에서 다른 위치로 미끄러지며, 교차하는 홈과 채널은 스풀 위치에 따라 유체를 보낸다.
스풀은 스프링으로 유지되는 중앙(중립) 위치를 가지며, 이 위치에서 공급 유체는 차단되거나 탱크로 돌아간다. 스풀을 한쪽으로 밀면 유압유가 액추에이터로 보내지고 액추에이터에서 탱크로 돌아오는 경로를 제공한다. 스풀이 반대 방향으로 움직이면 공급 및 회귀 경로가 전환된다. 스풀이 중립(중앙) 위치로 돌아가도록 허용되면 액추에이터 유체 경로가 차단되어 그 위치에 고정된다.
방향 제어 밸브는 일반적으로 쌓을 수 있도록 설계되며, 각 유압 실린더마다 하나의 밸브가 있고, 하나의 유체 입력이 스택의 모든 밸브에 공급된다.
유압 기계 구성 요소
높은 압력을 처리하고 누출을 방지하기 위해 허용 오차가 매우 엄격하며, 스풀은 일반적으로 하우징과의 유압 간격이 1/1000인치(25 μm) 미만이다. 밸브 블록은 밸브 블록의 변형과 밸브의 민감한 구성 요소의 걸림을 방지하기 위해 3점 패턴으로 기계 프레임에 장착된다.
스풀 위치는 기계식 레버, 유압 파일럿 압력 또는 스풀을 왼쪽 또는 오른쪽으로 밀어내는 솔레노이드에 의해 작동될 수 있다. 씰 (공구)은 스풀의 일부가 하우징 밖으로 돌출되어 액추에이터에 접근할 수 있도록 한다.
주요 밸브 블록은 일반적으로 유량 용량과 성능에 따라 선택된 기성 방향 제어 밸브의 스택이다. 일부 밸브는 비례식(유량은 밸브 위치에 비례)으로 설계되었지만 다른 밸브는 단순히 온-오프일 수 있다. 제어 밸브는 유압 회로에서 가장 비싸고 민감한 부품 중 하나이다.
유압 기계 구성 요소
보조 밸브는 복잡한 유압 시스템에서 축압기 충전, 냉각 팬 작동, 에어컨 동력 등 운전자에게 보이지 않는 다양한 작업을 처리하기 위해 보조 밸브 블록을 가질 수 있다. 일반적으로 특정 기계용으로 설계된 맞춤형 밸브이며, 포트와 채널이 뚫린 금속 블록으로 구성될 수 있다. 카트리지 밸브는 포트에 나사로 조여지고 스위치 또는 마이크로프로세서에 의해 전기적으로 제어되어 필요에 따라 유체 동력을 보낸다.
유압유 저장소는 실린더 확장 및 수축, 온도 변화로 인한 팽창 및 수축, 누출로 인한 부피 변화를 수용하기 위해 여분의 유압유를 보관한다. 저장소는 또한 유체에서 공기를 분리하는 데 도움을 주며, 최고 동력이 사용될 때 시스템의 손실을 보상하기 위한 열 축열기 역할도 한다. 저장소는 또한 먼지와 기타 입자를 오일에서 분리하는 데 도움을 줄 수 있는데, 이는 입자가 일반적으로 탱크 바닥에 침전되기 때문이다.
일부 설계에는 유체 회귀 경로에 동적 유동 채널이 포함되어 있어 더 작은 저장소를 사용할 수 있다.
유압 기계 구성 요소
유압 축압기는 유압 기계의 일반적인 부품이다. 그 기능은 가압된 가스를 사용하여 에너지를 저장하는 것이다. 한 가지 유형은 떠 있는 피스톤이 있는 튜브이다. 피스톤의 한쪽에는 가압된 가스가 충전되어 있고, 다른 쪽에는 유체가 있다. 다른 설계에서는 블래더가 사용된다. 저장소는 시스템의 유체를 저장한다.
축압기 사용의 예로는 스티어링 또는 브레이크를 위한 백업 동력 또는 유압 회로의 충격 흡수 장치 역할을 하는 것이 있다.
트랙터 유체라고도 불리는 유압유는 유압 회로의 생명이다. 일반적으로 다양한 첨가제가 함유된 석유 오일이다. 일부 유압 기계는 용도에 따라 내화성 유체가 필요하다. 식품이 준비되는 일부 공장에서는 건강 및 안전상의 이유로 식용유 또는 물이 작동 유체로 사용된다.
에너지 전달 외에도 유압유는 구성 요소를 윤활하고, 오염 물질과 금속 조각을 필터로 운반하기 위해 부유시키고, 수백 도의 화씨 또는 섭씨 온도에서도 잘 작동해야 한다.
필터는 유체에서 불필요한 입자를 제거하는 유압 시스템의 중요한 부분이다. 금속 입자는 기계 부품에 의해 지속적으로 생성되며 다른 오염 물질과 함께 제거해야 한다.
유압 기계 구성 요소
필터는 여러 위치에 배치될 수 있다. 필터는 저장소와 펌프 흡입구 사이에 위치할 수 있다. 필터가 막히면 공동현상이 발생하고 펌프가 고장날 수 있다. 때로는 필터가 펌프와 제어 밸브 사이에 위치하기도 한다. 이 배열은 필터 하우징이 가압되므로 더 비싸지만, 공동현상 문제를 해결하고 펌프 고장으로부터 제어 밸브를 보호한다. 세 번째 일반적인 필터 위치는 리턴 라인이 저장소로 들어가기 직전이다. 이 위치는 막힘에 비교적 둔감하고 가압 하우징이 필요하지 않지만, 외부 소스에서 저장소로 들어오는 오염 물질은 시스템을 한 번 이상 통과하기 전까지는 필터링되지 않는다. 필터는 유압유의 점도 등급에 따라 7미크론에서 15미크론까지 사용된다.
유압 기계 구성 요소
유압 튜브는 유압용으로 특별히 제조된 이음새 없는 강철 정밀 파이프이다. 튜브는 다양한 압력 범위에 대한 표준 크기를 가지며, 표준 직경은 최대 100 mm이다. 튜브는 제조업체에서 6 m 길이로 공급되며, 세척, 오일 처리 및 마개 처리된다. 튜브는 다양한 유형의 플랜지(특히 더 큰 크기와 압력용), 용접 콘/니플(O-링 씰 포함), 여러 유형의 플레어 연결 및 컷링으로 상호 연결된다. 더 큰 크기에서는 유압 파이프가 사용된다. 내부를 검사할 수 없으므로 튜브를 용접하여 직접 연결하는 것은 허용되지 않는다.
유압 파이프는 표준 유압 튜브를 사용할 수 없는 경우에 사용된다. 일반적으로 저압용으로 사용된다. 나사 연결로 연결할 수 있지만, 일반적으로 용접으로 연결한다. 직경이 더 크기 때문에 파이프는 일반적으로 용접 후 내부를 검사할 수 있다. 블랙 파이프는 아연 도금되지 않은 파이프이며 용접에 적합하다.
유압 기계 구성 요소
유압 호스는 압력, 온도 및 유체 호환성으로 등급이 지정된다. 호스는 파이프나 튜브를 사용할 수 없는 경우, 일반적으로 기계 작동 또는 유지 보수를 위한 유연성을 제공하기 위해 사용된다. 호스는 고무와 강철 층으로 구성된다. 고무 내부는 여러 겹의 직조 와이어와 고무로 둘러싸여 있다. 외부는 내마모성을 위해 설계되었다. 유압 호스의 굽힘 반경은 호스 고장이 치명적일 수 있고 호스의 최소 굽힘 반경을 위반하면 고장이 발생하므로 기계 설계에 신중하게 고려된다. 유압 호스는 일반적으로 강철 피팅이 끝 부분에 스웨이징되어 있다. 고압 호스의 가장 약한 부분은 호스와 피팅의 연결 부분이다. 호스의 또 다른 단점은 고무의 수명이 짧아 주기적인 교체가 필요하다는 점인데, 일반적으로 5~7년 간격이다.
유압 응용 분야용 튜브와 파이프는 시스템을 가동하기 전에 내부를 오일 처리한다. 일반적으로 강철 배관은 외부를 도색한다. 플레어 및 기타 커플링이 사용되는 곳에서는 너트 아래의 페인트가 제거되어 부식이 시작될 수 있는 위치가 된다. 이러한 이유로 해양 응용 분야에서는 대부분의 배관이 스테인리스 스틸이다.
유압 시스템의 구성 요소(예: 펌프, 제어 장치(예: 밸브) 및 액추에이터(예: 실린더))는 유압유를 누출 없이 포함하고 지시하며 작동하게 하는 압력을 잃지 않고 연결해야 한다. 어떤 경우에는 구성 요소를 유체 경로가 내장된 볼트 연결 방식으로 만들 수 있다. 그러나 더 많은 경우, 유연한 호스 또는 단단한 튜브가 한 구성 요소에서 다음 구성 요소로 흐름을 지시하는 데 사용된다. 각 구성 요소에는 예상되는 유체량에 따라 크기가 지정된 유체 출입구(포트라고 함)가 있다.
호스 또는 튜브를 구성 요소에 부착하는 데 사용되는 여러 표준화된 방법이 있다. 일부는 사용 및 서비스의 용이성을 위한 것이고, 다른 일부는 더 높은 시스템 압력 또는 누출 제어에 더 적합하다. 가장 일반적인 방법은 일반적으로 각 구성 요소에 암나사 포트를 제공하고, 각 호스 또는 튜브에 암나사 고정 너트를 제공하고, 일치하는 숫나사를 가진 별도의 어댑터 피팅을 사용하여 두 개를 연결하는 것이다. 이는 기능적이고 제조 비용이 저렴하며 서비스하기 쉽다.
피팅은 여러 가지 목적을 수행한다.
일반적인 기계 또는 중장비에는 수천 개의 밀봉 연결 지점과 여러 가지 유형이 있을 수 있다.
엘라스토머 씰(O링 보스 및 면 씰)은 중장비에서 가장 일반적인 유형의 씰이며, 6,000 psi (41 MPa) 이상의 유체 압력을 안정적으로 밀봉할 수 있다.
폴리다이메틸실록세인
폴리다이메틸실록세인(polydimethylsiloxane, PDMS) 또는 디메틸폴리실록세인(dimethylpolysiloxane) 또는 다이메티콘, 디메티콘(dimethicone)은 실리콘 중합체의 일종으로 화장품부터 산업용 윤활 및 수동 주간 복사 냉각에 이르기까지 광범위하게 사용된다.
PDMS는 특히 특이한 유변학적 (또는 흐름) 특성으로 잘 알려져 있다. 투명하고, 일반적으로 화학적으로 비활성, 비독성, 그리고 비인화성이다. 여러 종류의 실리콘 오일 (중합체 실록세인) 중 하나이다. PDMS의 응용 분야는 콘택트 렌즈 및 의료 기기부터 탄성체에 이르기까지 다양하다. 또한 샴푸 (머리카락을 윤기 있고 미끄럽게 만들기 때문에), 식품 (소포제), 코크 (건축재료), 윤활유 및 내열 타일에도 존재한다.
폴리다이메틸실록세인 구조
PDMS의 화학식은 CH3[Si(CH3)2O]nSi(CH3)3이며, 여기서 n은 반복되는 단량체 [Si(CH3)2O] 단위의 수이다. 산업적 합성은 다음과 같은 순 반응에 의해 다이메틸다이클로로실레인과 물에서 시작할 수 있다:
n Si(CH3)2Cl2  + (n+1) H2O  →  HO[Si(CH3)2O]nH + 2n HCl
중합 반응은 염산을 발생시킨다. 의료 및 가정용 응용 분야를 위해 실레인 전구체의 염소 (원소) 원자를 아세테이트 그룹으로 대체하는 공정이 개발되었다. 이 경우, 중합은 HCl보다 화학적으로 덜 공격적인 아세트산을 생성한다. 부작용으로, 이 경우 경화 과정도 훨씬 느리다. 아세테이트는 실리콘 코크 (건축재료) 및 접착제와 같은 소비자 응용 분야에서 사용된다.
Si(CH3)2Cl2의 가수분해는 실라놀 그룹(−Si(CH3)2OH)으로 종결되는 중합체를 생성한다. 이러한 반응성 중심은 일반적으로 트라이메틸실릴 클로라이드와의 반응에 의해 "캡핑"된다:
폴리다이메틸실록세인 구조
2 Si(CH3)3Cl  + [Si(CH3)2O]n-2[Si(CH3)2OH]2  →  [Si(CH3)2O]n-2[Si(CH3)2OSi(CH3)3]2 + 2 HCl
메틸트리클로로실레인과 같이 산 형성 그룹이 더 많고 메틸 그룹이 더 적은 실레인 전구체는 중합체 사슬에 가지 또는 가교 (화학)를 도입하는 데 사용될 수 있다. 이상적인 조건에서 이러한 화합물의 각 분자는 분지점이 된다. 이것은 단단한 규소 수지를 생산하는 데 사용될 수 있다. 유사한 방식으로, 세 개의 메틸 그룹을 가진 전구체는 분자량을 제한하는 데 사용될 수 있는데, 이는 각 분자가 하나의 반응성 부위만 가지므로 실록세인 사슬의 끝을 형성하기 때문이다.
낮은 다분산 지수와 높은 균질성을 가진 잘 정의된 PDMS는 헥사메틸시클로트리실록세인의 제어된 음이온 고리 열림 중합에 의해 생산된다. 이 방법을 사용하여 선형 블록 공중합체, 이종암 스타형 블록 공중합체 및 기타 많은 거대 분자 구조를 합성할 수 있다.
폴리다이메틸실록세인 구조
중합체는 n이 매우 낮을 때 얇고 부을 수 있는 액체에서 n이 매우 높을 때 두껍고 고무 같은 반고체에 이르기까지 다양한 점성으로 제조된다. PDMS 분자는 실록세인 결합으로 인해 상당히 유연한 중합체 백본 (또는 사슬)을 가지고 있으며, 이는 폴리우레탄에 고무성을 부여하는 데 사용되는 에터 결합과 유사하다. 이러한 유연한 사슬은 분자량이 높을 때 느슨하게 얽히게 되어 PDMS의 비정상적으로 높은 점탄성 수준을 초래한다.
폴리다이메틸실록세인 기계적 특성
PDMS는 점탄성이 있어 흐름 시간이 길거나(또는 온도가 높을 때) 꿀처럼 점성 액체처럼 작용한다. 그러나 흐름 시간이 짧거나(또는 온도가 낮을 때) 고무처럼 탄성 고체처럼 작용한다. 점탄성은 비결정성 중합체에 흔히 나타나는 비선형 탄성의 한 형태이다. PDMS의 응력-변형 곡선의 하중 및 하중 제거는 일치하지 않는다. 오히려 응력의 양은 변형 정도에 따라 달라지며, 일반적인 규칙은 변형이 증가하면 강성이 증가한다는 것이다. 하중 자체가 제거되면 변형은 (즉시가 아니라) 서서히 회복된다. 이러한 시간 의존적 탄성 변형은 중합체의 긴 사슬에서 비롯된다. 그러나 위에서 설명한 과정은 가교결합이 존재할 때만 관련이 있다. 그렇지 않은 경우, 중합체 PDMS는 하중이 제거되어도 원래 상태로 돌아갈 수 없어 영구 변형이 발생한다. 그러나 PDMS는 거의 항상 가교결합제로 경화되기 때문에 영구 변형은 거의 볼 수 없다.
폴리다이메틸실록세인 기계적 특성
만약 PDMS를 밤새 표면에 놓아두면(긴 흐름 시간), 표면을 덮고 표면의 모든 결함에 맞춰 흐를 것이다. 그러나 같은 PDMS를 구형 틀에 붓고 경화시키면(짧은 흐름 시간), 고무공처럼 튀어 오를 것이다. PDMS의 기계적 특성 덕분에 이 중합체는 다양한 표면에 적합하다. 이러한 특성은 다양한 요인에 의해 영향을 받기 때문에 이 독특한 중합체는 비교적 쉽게 조절할 수 있다. 이를 통해 PDMS는 다양한 미세유체 및 미세전자기계 시스템에 쉽게 통합될 수 있는 좋은 기판이 될 수 있다. 특히, 기계적 특성의 결정은 PDMS가 경화되기 전에 결정될 수 있다. 경화되지 않은 버전은 사용자가 바람직한 탄성체를 얻기 위한 수많은 기회를 활용할 수 있게 한다. 일반적으로, 가교 경화된 PDMS 버전은 고체 형태의 고무와 유사하다. 이는 모든 방향으로 쉽게 늘어나고, 구부러지고, 압축될 수 있는 것으로 널리 알려져 있다. 응용 분야와 영역에 따라 사용자는 요구되는 바에 따라 특성을 조절할 수 있다.
폴리다이메틸실록세인 기계적 특성
전반적으로 PDMS는 낮은 탄성 계수를 가지고 있어 쉽게 변형될 수 있으며 고무와 같은 거동을 보인다. PDMS의 점탄성 특성은 동적 기계 분석을 사용하여 더 정확하게 측정할 수 있다. 이 방법은 넓은 온도 범위, 유속 및 변형에 걸쳐 재료의 유동 특성을 결정해야 한다. PDMS의 화학적 안정성 때문에 이 유형의 실험에서 교정 유체로 자주 사용된다.
PDMS의 층밀림 탄성률은 준비 조건에 따라 달라지며, 결과적으로 100 kPa에서 3 MPa 범위에서 극적으로 달라진다. 손실 탄젠트는 매우 낮다(tan δ ≪ 0.001).
폴리다이메틸실록세인 화학적 호환성
PDMS는 소수성이다. 플라스마 산화는 표면 화학을 변경하고 표면에 실라놀 (SiOH) 그룹을 추가하는 데 사용될 수 있다. 대기 플라스마와 아르곤 플라스마가 이 응용 분야에 적합하다. 이 처리는 PDMS 표면을 친수성으로 만들어 물이 젖을 수 있도록 한다. 산화된 표면은 트리클로로실레인과의 반응에 의해 추가로 기능화될 수 있다. 일정 시간이 지나면 주변 매질이 진공, 공기 또는 물인지 여부와 관계없이 표면의 소수성이 필연적으로 회복된다. 산화된 표면은 공기 중에서 약 30분 동안 안정하다. 또는 장기적인 친수성이 필요한 응용 분야의 경우 친수성 고분자 접목, 표면 나노 구조화 및 삽입된 계면활성제를 사용한 동적 표면 개질과 같은 기술이 유용할 수 있다.
폴리다이메틸실록세인 화학적 호환성
고체 PDMS 샘플 (표면 산화 여부와 관계없이)은 수성 용매가 재료로 침투하여 팽창하는 것을 허용하지 않는다. 따라서 PDMS 구조는 재료 변형 없이 물 및 알코올 용매와 함께 사용될 수 있다. 그러나 대부분의 유기 용매는 재료로 확산되어 팽창을 일으킨다. 그럼에도 불구하고, 일부 유기 용매는 충분히 작은 팽창을 유발하여 PDMS 채널 내에서와 같이 PDMS와 함께 사용될 수 있다. 팽창 비율은 용매의 용해도 매개변수에 대략적으로 반비례한다. 다이아이소프로필아민은 PDMS를 가장 크게 팽창시킨다. 클로로포름, 에터, THF와 같은 용매는 재료를 크게 팽창시킨다. 아세톤, 1-프로판올, 피리딘과 같은 용매는 재료를 약간 팽창시킨다. 메탄올, 글리세롤 및 물과 같은 알코올 및 극성 용매는 재료를 눈에 띄게 팽창시키지 않는다.
폴리다이메틸실록세인 응용
PDMS는 고유한 낮은 표면 에너지, 화학적 비활성, 유연성 덕분에 초소수성 코팅과 같은 고급 표면 제조에 널리 사용된다. 마이크로/나노 구조를 복제하고 계층적 질감을 지원하는 능력은 향상된 기능성을 가진 내구성 있는 발수성 표면을 만드는 데 이상적이다.
PDMS 유도체는 일반적인 계면활성제이며 소포제의 구성 요소이다. 변형된 형태의 PDMS는 제초제 침투제로 사용되며, Rain-X와 같은 발수 코팅의 핵심 성분이다.
다이메티콘은 자동차 점성 제한 슬립 차동 장치 및 커플링에 사용되는 활성 실리콘 유체에 사용된다.
PDMS는 높은 태양 반사율과 열 방사율을 가진 광대역 방출체로서 수동 주간 복사 냉각에 사용되는 일반적인 표면 재료이다. 저비용 중합체로서의 잠재적 확장성 때문에 많은 테스트된 표면이 PDMS를 사용한다. 주간 복사 냉각 표면으로서 PDMS는 태양 전지 효율을 향상시키기 위해 테스트되기도 했다.
폴리다이메틸실록세인 응용
PDMS는 소프트 리소그래피 절차에서 스탬프 레진으로 일반적으로 사용되며, 이는 미세유체공학 칩에서 유체 전달에 사용되는 가장 일반적인 재료 중 하나이다. 소프트 리소그래피 공정은 탄성 스탬프를 만드는 것으로 구성되며, 이는 유리, 실리콘 또는 폴리머 표면에 몇 나노미터 크기의 패턴을 전사할 수 있게 한다. 이러한 유형의 기술로 광학 통신 또는 생의학 연구 분야에서 사용될 수 있는 장치를 생산할 수 있다. 스탬프는 포토리소그래피 또는 전자빔 리소그래피의 일반적인 기술로 생산된다. 해상도는 사용된 마스크에 따라 달라지며 6 nm에 도달할 수 있다.
미세유체공학 분야에서 PDMS의 인기는 우수한 기계적 특성 때문이다. 또한 다른 재료에 비해 우수한 광학 특성을 가지고 있어 형광 영상 중 최소한의 배경 및 자가형광을 허용한다.
폴리다이메틸실록세인 응용
생의학 (또는 생물학적) 미세전자기계 시스템(bio-MEMS)에서 소프트 리소그래피는 유기 및 무기 맥락 모두에서 미세유체공학에 광범위하게 사용된다. 실리콘 웨이퍼는 채널을 설계하는 데 사용되며, PDMS는 이러한 웨이퍼 위에 부어 경화된다. 제거될 때, 가장 작은 세부 사항까지 PDMS에 각인된다. 이 특정 PDMS 블록으로 플라스마 식각 기술을 사용하여 친수성 표면 개질이 수행된다. 플라스마 처리는 표면 실리콘-산소 결합을 파괴하며, 플라스마 처리된 유리 슬라이드는 일반적으로 활성화된 PDMS 면 (플라스마 처리되고 이제 친수성 면에 각인이 있는)에 놓인다. 활성화가 사라지고 결합이 다시 형성되기 시작하면, 유리 표면 원자와 PDMS 표면 원자 사이에 실리콘-산소 결합이 형성되고, 슬라이드는 PDMS에 영구적으로 밀봉되어 방수 채널을 생성한다. 이러한 장치로 연구자들은 다양한 기능을 위한 다양한 표면 화학 기술을 활용하여 신속한 병렬 테스트를 위한 독특한 랩온어칩 장치를 만들 수 있다.
폴리다이메틸실록세인 응용
PDMS는 네트워크로 가교 (화학)될 수 있으며, 중합체 네트워크의 탄성을 연구하는 데 일반적으로 사용되는 시스템이다. PDMS는 표면 전하 리소그래피에 의해 직접 패턴화될 수 있다.
PDMS는 합성 도마뱀붙이 접착력 건식 접착제 재료를 만드는 데 사용되고 있으며, 현재까지는 실험실 테스트용으로만 사용되고 있다.
일부 플렉서블 전자회로 연구자들은 PDMS를 저렴한 비용, 쉬운 제조, 유연성 및 광학 투명성 때문에 사용한다. 그러나 다양한 파장에서의 형광 이미징에서 PDMS는 가장 적은 자가형광을 보이며 보로플로트 유리와 유사하다.
스테레오 리소그래피(SLA) 3D 프린팅에서, 빛은 광경화성 수지에 투사되어 선택적으로 경화시킨다. 일부 SLA 프린터는 수지 탱크 바닥에서 경화되므로 각 인쇄층에 신선한 미경화 수지 필름이 공급되도록 성장하는 모델을 베이스에서 벗겨내야 한다. 탱크 바닥의 PDMS 층은 산소를 흡수하여 이 과정을 돕는다. 수지 옆에 산소가 있으면 수지가 PDMS에 달라붙는 것을 방지하고, 광학적으로 투명한 PDMS는 투사된 이미지가 왜곡 없이 수지를 통과할 수 있도록 한다.
폴리다이메틸실록세인 응용
활성화된 다이메티콘(폴리다이메틸실록세인과 이산화 규소의 혼합물, 때로는 시메티콘이라고도 불림)은 일반의약품에서 소포제 및 구풍제로 흔히 사용된다. PDMS는 또한 일반적인 오일보다 가볍고 통기성이 좋은 보습제 역할을 한다.
실리콘 유방 보형물은 PDMS 엘라스토머 셸로 만들어지며, 여기에 흄드 비정질 실리카가 첨가되어 PDMS 겔 또는 생리식염수를 감싸고 있다.
PDMS는 화장품 및 소비재 산업에서도 다양하게 사용된다. 예를 들어, 다이메티콘은 피부 보습 로션에 널리 사용되며, "피부 보호"를 목적으로 하는 활성 성분으로 등재되어 있다. 일부 화장품 제형은 다이메티콘 및 관련 실록세인 중합체를 최대 15% 농도로 사용한다. 미국 화장품 원료 검토위원회(CIR) 전문가 패널은 다이메티콘 및 관련 중합체가 "화장품 제형에 사용하기에 안전하다"고 결론 내렸다.
아모다이메티콘과 같은 PDMS 화합물은 작은 입자로 제형화되어 물 또는 알코올에 용해되거나 계면활성제 역할을 할 때 효과적인 컨디셔너이다 (특히 손상된 머리카락의 경우) 일반적인 다이메티콘 및 다이메티콘 코폴리올보다 머리카락에 더 컨디셔닝 효과가 있다.
폴리다이메틸실록세인 응용
PDMS의 제안된 용도는 콘택트 렌즈 세척이다. 낮은 탄성 계수와 소수성의 물리적 특성은 다목적 용액 및 손가락 문지름보다 효과적으로 콘택트 렌즈 표면의 미세 및 나노 오염 물질을 제거하는 데 사용되었다. 관련 연구자들은 이 기술을 PoPPR(polymer on polymer pollution removal)이라고 부르며 렌즈에 부착된 나노 플라스틱을 제거하는 데 매우 효과적이라고 언급했다. 콘택트 렌즈 제조에 PDMS를 사용하는 것은 특허를 받았지만 (이후 포기됨).
PDMS는 사람의 이를 치료하는 데 효과적이다. 이는 질식 (또는 중독) 때문이 아니라, 수분 배출을 막아 곤충이 장기적인 움직임 제한이나 장과 같은 내부 기관의 교란으로 인한 생리학적 스트레스로 죽게 하는 것으로 여겨진다.
다이메티콘은 고양이에게 뿌리는 벼룩 방지 제형의 활성 성분으로, 널리 사용되는 독성이 더 강한 피리프록시펜/퍼메트린 스프레이와 동등한 효과를 나타내는 것으로 밝혀졌다. 기생충은 이 물질에 갇혀 움직일 수 없게 되어 성체 벼룩이 3주 이상 나타나는 것을 억제한다.
PDMS는 많은 식용유에 (소포제로) 첨가되어 요리 과정 중 기름이 튀는 것을 방지한다. 그 결과 PDMS는 맥도날드 치킨 맥너겟, 감자튀김, 해시브라운, 밀크셰이크 및 스무디와 같은 많은 패스트푸드 품목에서 미량 발견될 수 있다. 그리고 웬디스 감자튀김에서도 발견된다.
유럽 식품 첨가물 규정에 따르면, E900으로 등재되어 있다.
PDMS는 콘돔 윤활제로 널리 사용된다.
많은 사람들이 PDMS가 실리퍼티의 중요한 구성 요소이기 때문에 간접적으로 친숙하며, PDMS는 실리퍼티에 특징적인 점탄성 특성을 부여한다. PDMS가 사용되는 또 다른 장난감은 키네틱 샌드이다. 고무 같고 식초 냄새가 나는 실리콘 코크, 접착제, 수족관 실란트도 잘 알려져 있다. PDMS는 또한 실리콘 그리스 및 기타 실리콘 기반 윤활유, 그리고 소포제, 이형제, 댐핑 유체, 열전달 유체, 광택제, 화장품, 헤어 컨디셔너, 빛나는 라텍스 의상 및 기타 응용 분야의 구성 요소로 사용된다.
이는 식품의 headspace (용존 가스 분석) 분석을 위한 흡착제로 사용될 수 있다.