KR100291176B1 - 나선형가스킷용충전재료및나선형가스킷 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 나선형 가스킷용 충전재 및 그 충전재를 사용한 나선형 가스킷에 관한 것이다.
본 발명에 관한 충전재나 나선형 가스킷은 액체나 기체 등의 유체를 밀봉하는 각종 배관이음매나 유체기기의 접합부 등에 적용할 수 있다.
본 발명에 관한 충전재는 팽창시킨 흑연입자를 가압해서 상호 일체화함으로써 형성한 테이프상의 팽창흑연테이프의 표면 또는 이면의 고밀도부분을 블라스트처리에 의해 제거함으로써 얻어진다.
나선형 가스킷은 충전재와 금속띠판으로 된 띠재료를 상호 중합시킨 상태에서 나선상으로 권취함으로써 얻어진다. 이 나선형 가스킷은 그 생산성이 우수하고 가요성, 굴곡성 및 유연성이 우수하고 낮은 면압이라도 우수한 밀봉성을 발휘한다.

Description

나선형 가스킷용 충전재 및 나선형 가스킷
본 발명은 물이나 기름과 같은 액체, 증기나 가스와 같은 기체등의 유체를 밀봉하는 각종 배관이음매나 유체기기의 접합부 등에 적용되는 나선형(渦卷形)가스킷(gasket)용 충전재(filler)에 관한 것이다.
또 본 발명은 상기 충전재를 사용해서 제작되는 나선형 가스킷에 관한 것이다.
종래로부터 알려져 있는 대표적인 나선형 가스킷은 브이(V)자 형상, 혹은 더블류(W)자 형상 등의 파도형의 단면형상을 갖는 금속띠판으로 된 띠(hoop)재료와, 석면지(asbestos paper)로 된 충전재를 상호 중합시켜서 나선상으로 권취한 것이었다.
그러나, 이 나선형 가스킷에 있어서는 충전재로서 사용되는 석면지가 그 취급시에 분진을 발생시키고 그 분진을 사람이 마시면 건강장해를 일으킨다는 것이 지적되어 있다.
이 때문에 현재는 그 사용이 중지된 상황에 있고, 그것을 대산하는 충전재로서 비석면의 팽창흑연테이프를 충전재로 한 팽창흑연 충전재를 사용한 나선형 가스킷이 개발되기에 이르렀다.
또 팽창흑연 충전재를 사용하는 나선형 가스킷의 또 다른 밀봉성의 향상을 목적으로 해서 팽창흑연 충전재와 함께 흑연이 들어 있는 PTFE섬유(4불화폴리에틸렌수지섬유)로 된 보조 충전재를 병용한 것이나 팽창흑연 충전재의 중간부에 그 길이방향을 따라 뻗는 탄소섬유를 복합해서 된 것등이 제안되어 있다.
그러나 팽창흑연 충전재를 사용한 종래의 나선형 가스킷은 다음과 같은 문제가 있었다.
(1) 팽창흑연테이프의 인장강도가 낮기 때문에 나선상으로 권취형성할 때에 절단파손되기 쉽다.
(2) 팽창흑연테이프의 신장율이 낮고 가요성이 결핍되기 때문에 금속띠판의 띠재료간에 형성되는 공간형상에 따른 변형이 되지 않고 공극을 발생시키기 쉽게되는 외에 굴곡에 대해서도 갈라짐이 발생되기 쉽다.
특히, 파도형의 단면형상을 갖는 띠재료에 조합하는 경우에 나선상으로 권취해서 성형할때 파도형의 정상부에서 갈라짐이 발생해서 그 부분에 공극이 생겨서 그것이 원인으로 폭방향이나 나선의 권취방향에서 미량의 침투누설을 발생시킬 가능성이 있다.
(3) 팽창흑연입자를 가압한 것만의 팽창흑연테이프는 내부에 미소공극을 갖는 반면, 그 표면은 팽창흑연입자가 고밀도로 고배향의 치밀한 층을 갖고 있다.
그 때문에 석면지를 사용하고 있는 경우에 행해지고 있던 각종 충전재(plugging)의 함침이나 도포가 곤란하다. 특히 팽창흑연테이프의 표면은 상기한 바와 같은 치밀한 층의 존재로 발수성을 갖고 있기 때문에 물에 대한 누설성이 나쁘고 예를 들면 물분산성형의 충전재의 함침이나 도포에 의한 밀봉성의 개선이 곤란했었다.
(4) 또 PTFE계의 보조밀봉재료를 병용한 것이나 탄소섬유를 복합한 것은 재료적으로 고가로서 또한 제조자체도 복잡하게 되고 또한 PTFE계의 보조밀봉재료를 병용한 것은 내열성이 저하한다는 문제도 있었다.
본 발명은 상기한 실정을 감안하고 이루어진 것이다.
본 발명의 목적은 가요성, 굴곡성 및 유연성을 대폭으로 개선해서 생산성의 향상을 도모할 수 있는 나선형 가스킷용 충전재를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 체결력이 적은 조건하에서 발생하는 면압이라도 밀봉성을 현저히 향상시킬 수 있는 나선형 가스킷용 충전재를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 그와 같은 충전재를 사용한 나선형 가스킷을 제공하는데 있다.
도1은 본 발명의 실시예 1에 의한 나선형 가스킷용 충전재의 주요부의 단면사시도.
도2는 본 발명의 실시예 2에 의한 나선형 가스킷용 충전재의 주요부의 단면사시도.
도3은 본 발명의 실시예 3에 의한 나선형 가스킷용 충전재의 주요부의 단면사시도.
도4는 본 발명의 실시예 4에 의한 나선형 가스킷용 충전재의 주요부의 단면사시도.
도5는 비교예의 나선형 가스킷용 충전재의 주요부의 단면사시도.
도6은 본 발명에 관한 나선형 가스킷의 절반 종단면도.
도7은 상온가스 밀봉시험방법의 설명도.
도8은 상온가스 밀봉시험결과를 나타내는 도면.
도9는 90°굴곡시험의 설명도.
도10은 권취시험의 설명도.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1. 충전재
2. 팽창흑연테이프
2A. 표면
2B. 이면
5. 띠재료
W. 나선형 가스킷
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 관한 가스킷용 충전재는 팽창시킨 흑연입자를 가압 일체화시켜서 된 팽창흑연테이프의 표면 또는 이면의 고밀도부분을 제거해서 된 것이다.
이 충전재는 고밀도의 치밀층부분이 제거되어 있으므로 가요성이 개선되고 낭창낭창한 굴곡성이 부여되어서 유연성이 향상되고 굴곡강도도 개선되어 있다.
본 발명의 충전재에서는 상기 팽창흑연테이프의 표면 또는 이면의 고밀도부분을 테이프의 길이방향을 따라서 제거함으로써 테이프의 길이방향으로 연속되는 볼록부를 형성해 두어도 된다. 이렇게 하면 테이프전체의 굴곡성이 어느정도 개선되고, 그와 함께 테이프의 길이방향으로 연속되는 볼록부를 갖기 때문에, 예를들면 파도형의 단면형상을 갖는 띠재료의 경우, 파형 정상부의 밀도를 높게 할 수 있고, 나선형 가스킷을 형성했을 때의 나선의 권취방향에서의 침투누설의 발생을 방지하고 밀봉성의 향상을 달성하는 것이 가능해진다.
본 발명에 관한 나선형 가스킷은 상기 충전재와 금속띠판으로 된 띠재료를 상호 중합시킨 상태에서 나선상으로 권취해서 된 것이다.
이 나선형 가스킷은 상기한 바와 같이 각종 특성이 개선되어 있는 충전재를 사용하고 있으므로 나선상으로 권취성형할 때에 충전재가 절단파손되기 어렵게 되어서 가스킷의 생산성이 개선될 뿐만이 아니고 충전재를 금속띠판의 띠재료간에 형성되는 공간형상을 따라서 변형시키기 쉽고 또한 굴곡에 대해서도 갈라지기 어렵고 공극의 발생이 없는, 혹은 대단히 적게 하는 것이 가능하고, 나선형 가스킷전체로서의 밀봉성을 현저히 향상시킬 수 있다.
충전재가 볼록부를 갖고 있는 것인 경우에는 그 볼록부는 그 양측부위로부터 돌출한 높이와 그 폭의 비가 1:10인 것이 바람직하다.
또 금속띠판의 단면형상은 파도형이라도 되고, 이 경우에는 고밀도부분이 제거된 팽창흑연테이프의 표면 또는 이면이 상기 금속띠판의 골짜기에 접촉되고 있는 것이 바람직하다.
나선형 가스킷은, 예를들면 내경 d1=72.6mm, 외경 d2=92.5mm, 두께 t1= 14.5mm의 치수를 갖도록 형성하는 것이 가능하다.
상기 팽창흑연테이프에는 충전재를 도포해서 함침시켜두어도 된다.
이 충전재에는, 예를들면 폴리에틸렌글리콜, PTFE, 왁스, 실리콘수지, 고무등이 아주 적당히 사용된다. 팽창흑연테이프에 충전재를 도포 혹은 함침시켜 두면 그 충전재 위에 도포하거나 팽창흑연테이프의 내부에 존재하는 미소공극을 폐색시키는 것을 용이하게 할 수 있게 되고, 낮은 면압에서의 밀봉성의 개선을 도모하는데 유익하다.
이상과 같이 본 발명에 관한 충전재에 의하면 석면대신에 팽창흑연충전재를 나선형 가스킷의 충전재로서 사용하는데 있어서 요망되는 생산면 및 밀봉성능면에서의 모든 특성을 고밀도부분의 제거라고 하는 극히 간단한 수단에 의해 현저히 개선할 수가 있는 효과를 나타낸다.
또 본 발명에 관한 나선형 가스킷에 의하면 상술한 바와 같은 각종의 특성이 개선된 충전재를 사용하고 있으므로 생산성이 개선되는 것만이 아니고 밀봉성을 현저히 개선할 수 있는 효과를 나타낸다.
본 발명에 관한 수많은 특징이나 작용은 다음에 설명하는 실시예에 의해 한층 명백해질 것이다.
(실시예)
다음에 본 발명의 실시예를 도면에 따라서 설명한다.
도 1, 도 2, 도 3 및 도 4에 나타낸 본 발명의 실시예 1,2,3 및 4에 관한 나선형 가스킷용 충전재(1) 및 도 5에 나타내는 비교예로서의 나선형 가스킷용 충전재(1)는 모두 팽창시킨 흑연입자를 가압해서 상호 일체화시킴으로써 테이프상의 팽창흑연테이프(2)를 형성하고 있고 그 팽창흑연테이프(2)의 두께 t(도 1에 나타내고 있고 도 2~도 5에서는 도시를 생략하고 있다)가 0.38mm로 되어 있다.
그리고 팽창흑연테이프(2)에 대해서 각각 다음과 같은 처리를 실시하고 있다. 다음에 각 실시예 및 비교예마다 팽창흑연테이프(2)의 표리면에 대한 처리에 대해 설명한다.
실시예 1
도 1에 나타내는 바와 같이, 팽창흑연테이프(2)를 0.5중량%의 감량이 되도록 일정하게 블라스트(blast)처리함으로써 고밀도치밀층부분을 제거한 것이다.
2A는 팽창흑연테이프(2)의 표면을 나타내고 있다.
팽창흑연테이프(2)의 이면(2B)은 고밀도치밀층부분인 채이다.
실시예 2
도 2에 나타내는 바와 같이, 팽창흑연테이프(2)를 합계로 1중량%의 감량이 되도록 일정하게 블라스트처리함으로써 표리의 고밀도치밀층부분을 제거한 것이다.
2A는 팽창흑연테이프(2)의 표면을, 2B는 팽창흑연테이프(2)의 이면을 각각 나타내고 있다.
실시예 3
도 3에 나타내는 바와 같이, 상기 팽창흑연테이프(2)를 합계로 1중량%의 감량이 되도록 일정하게 블라스트처리함으로써 표리의 고밀도치밀층 부분을 제거한 후, 표리양면(2A), (2B) 및 내부의 공극부분에 충전재의 일례로서의 폴리에틸렌글리콜(3)을 20중량% 함침시킨 것이다.
충전재로서는 폴리에틸렌글리콜 외에 PTFE, 왁스, 실리콘수지, 고무등을 사용해도 된다.
실시예 4
실시예 2의 나선형 가스킷용 충전재(1)를 사용해서 도 4에 나타내는 바와 같이 고밀도치밀층부분이 제거된 팽창흑연테이프(2)의 표면(2A)의 폭방향의 중앙부에 그 양측부위보다도 0.1mm 높고 폭 w가 1mm의 볼록부(4)를 테이프의 길이방향으로 연속해서 형성한 것이다.
비교예
도 5에 나타내는 바와 같이, 상기 팽창흑연테이프(2)의 표면(2A)및 이면(2B)모두 미처리로서 고밀도치밀층부분이 존재하고 있는 것이다.
도 6은 나선형 가스킷(시료) W의 단면구조를 나타낸 것이다.
이 나선형 가스킷 W는 실시예 1~4 및 비교예에 나타내는 각 충전재(1)와 대략 브이(V)자 형상의 단면형상을 갖는 금속띠판, 구체적으로는 SUS304(스테인레스강)의 띠재료(5)를 상호 중합시킨 상태에서 나선상으로 권취함으로써 제작되어 있다. 나선형 가스킷 W는 내경 d1=72.6mm, 외경 d2=92.5mm, 두께 t1=14.5mm의 치수를 갖고 있다.
또한 상기 실시예 1에 있어서는 블라스트처리에 의해 고밀도치밀층부분이 제거된 표면(2A)이 띠재료(5)의 골짜기에 접촉되도록 권취했다.
실시예 1~4 및 비교예의 충전재(1)와 띠재료(5)를 사용해서 제작된 각 나선형 가스킷(시료) W의 각각에 대해서 상온가스 밀봉시험을 실시했다.
상온가스 밀봉시험방법은 도 7에 나타내는 바와 같이, ① 각 시료 W를 상하 한쌍의 가압플랜지(7), (7)에 의해 소정의 면압으로 가압하고 그 가압상태를 3분간 유지한 후, ② N2가스를 부하해서 5분간 유지한 후, 누설량을 주지의 비누막 이동법에 의해 측정한다.
그리고 ③ N2가스압력을 상압까지 감압하고 이어서 다음 수준의 면압까지 승압시켜서 ①~③을 반복하는 방법이다.
상온가스 밀봉시험에 의한 결과는 도 8에 나타내는 바와 같고, 이 시험결과로부터 명백한 바와 같이 실시예 1 및 실시예 2의 충전재를 사용한 나선형 가스킷은 밀봉특성에 차이가 확인되지 않지만 비교예보다도 밀봉성이 우수하다.
실시예 3의 충전재를 사용한 나선형 가스킷은 면압이 200~800kgf/cm2의 범위에 있어서 면압의 밀봉성의 효과는 별로 확인되지 않지만 200kgf/cm2정도의 낮은 면압에 있어서도 우수한 밀봉성을 발휘한다.
또 실시예 4의 충전재를 사용한 나선형 가스킷은 면압이 200kgf/cm2정도에있어서의 밀봉성의 개선은 별로 확인되지 않지만 350kgf/cm2이상에 있어서, 체결면압의 밀봉성에의 효과가 현저히 확인되었다.
또 본 발명품의 하나인 실시예 2의 충전재(1)와 표1에 나타내는 종래품 1, 2, 3, 4에 대해서 90°굴곡시험을 행했다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 90°굴곡시험은 두께 양방향으로 90°씩 교대로 반복 굴곡시키는 방법이다. 90°굴곡시험의 결과를 표2에 나타낸다. 표 2에 의해 종래품 1~4는 최고로 12.2회의 굴곡가능회수였음에 대해서 본 발명품은 1,000회이상의 굴곡가능회수가 얻어지고 낭창낭창한 굴곡성을 갖는 것을 알 수 있다.
[표 1]
[표 2]
또한, 본 발명품의 하나인 실시예 2의 충전재(1)와 표 1에 나타내는 종래품 3, 4에 대해서 도 10에 나타내는 것과 같은 권취시험을 행했다.
그 결과는 표 3에 나타내는 바와 같고, 종래품의 최소 권취가능 반경이 4.5mm였던 것에 대해서 본 발명품의 최소 권취가능 반경은 1.5mm로, 대단히 작은 반경까지 권취가능하고 우수한 가요성 및 낭창낭창한 굴곡성을 갖는 것을 알 수 있다.
[표 3]
또한 각 실시예 1~4의 충전재(1)를 사용해서 제작되는 나선형 가스킷 W의 띠재료(5)로서는 도 6에서 설명한 단면형상이 대략 브이(V)자 형상에 한정되는 것이 아니고 단면형상이 대략 더블류(W)자 형상, 단면형상이 대략 유(U)자 형상 등의 파도형으로 형성된 것, 또한 평면판 형상인 것이라도 된다.
본 발명에 관한 충전재는 팽창시킨 흑연입자를 가압해서 상호 일체화함으로써 형성한 테이프상의 팽창흑연테이프의 표면 또는 이면의 고밀도부분을 블라스트처리에 의해 제거함으로써 얻어진다.
나선형 가스킷은 충전재와 금속띠판으로 된 띠재료를 상호 중합시킨 상태에서 나선상으로 권취함으로써 얻어진다.
이 나선형 가스킷은 그 생산성이 우수하고 가요성, 굴곡성 및 유연성이 우수하고 낮은 면압이라도 우수한 밀봉성을 발휘한다.

Claims (15)

  1. 팽창시킨 흑연입자를 가압 일체화시켜서 된 팽창흑연테이프를 사용한 나선형 가스킷용 충전재에 있어서, 상기 팽창흑연테이프의 표면 또는 이면의 고밀도부분을 제거해서 된 것을 특징으로 하는 나선형 가스킷용 충전재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 팽창흑연테이프의 표면 또는 이면의 고밀도부분을 테이프의 길이방향을 따라서 제거함으로써 테이프의 길이방향으로 연속되는 볼록부를 형성해서 된 나선형 가스킷용 충전재.
  3. 충전재와 충전재를 상호 중합시킨 나선형 가스킷용 충전재에 있어서, 팽창시킨 흑연입자를 가압 일체화해서 된 팽창흑연테이프의 표면 또는 이면의 고밀도부분을 제거해서 된 충전재와 금속띠판으로 된 충전재를 상호 중합시킨 상태에서 나선상으로 권취해서 된 것을 특징으로 하는 나선형 가스킷.
  4. 충전재와 충전재를 상호 중합시킨 나선형 가스킷용 충전재에 있어서, 팽창시킨 흑연입자를 가압 일체화해서 된 팽창흑연테이프의 표면 또는 이면의 고밀도부분을 테이프의 길이방향을 따라서 제거함으로써 테이프의 길이방향으로 연속되는 볼록부를 형성해서 된 충전재와 금속띠판으로 된 충전재를 상호 중합시킨 상태에서 나선상으로 권취해서 된 것을 특징으로 하는 나선형 가스킷.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 팽창흑연테이프에 충전재를 도포 또는 함침시켜서 된 나선형 가스킷.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 팽창흑연테이프에 충전재를 도포 또는 함침시켜서 된 나선형 가스킷.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 충전재가 폴리에틸렌글리콜, PTFE, 왁스, 실리콘수지, 고무로부터 선택되는 나선형 가스킷.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 충전재가 폴리에틸렌글리콜, PTFE, 왁스, 실리콘수지, 고무로부터 선택되는 나선형 가스킷.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 볼록부는 그 양측부위로부터 돌출한 높이와 그 폭의 비가 1:10인 나선형 가스킷.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 금속띠판의 단면형상이 파도형인 나선형 가스킷.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 금속띠판의 단면형상이 파도형인 나선형 가스킷.
  12. 제3항에 있어서,
    고밀도부분이 제거된 팽창흑연테이프의 표면 또는 이면이 상기 금속띠판의 골짜기에 접촉되어 있는 나선형 가스킷.
  13. 제4항에 있어서,
    고밀도부분이 제거된 팽창흑연테이프의 표면 또는 이면이 상기 금속띠판의 골짜기에 접촉되어 있는 나선형 가스킷.
  14. 제3항에 있어서,
    내경 d1=72.6mm, 외경 d2=92.5mm, 두께 t1=14.5mm의 치수를 갖는 나선형 가스킷.
  15. 제4항에 있어서,
    내경 d1=72.6mm, 외경 d2=92.5mm, 두께 t1=14.5mm의 치수를 갖는 나선형 가스킷.
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