KR100681889B1 - 글랜드패킹재료 및 글랜드패킹 - Google Patents

Abstract

섬유재료(2)로 이루어지는 시트상의 보강재(20)를 띠형상의 팽창흑연(3)의 적어도 편면에 설치하고, 띠형상의 기재(4)를 형성한다. 이 기재(4)를 꼬이게 하여 끈형상체(40)에 형성한다. 이 때 상기 끈형상체(40)의 외측은 상기 보강재(20)의 일부로 덮여 있으며, 보강재(20)의 잔부가 끈형상체(40)의 내부에 감아넣어져 있다. 상기 보강재(20)에는 다수의 개구(20A)가 형성되어 있으며, 이들 개구(20A)에 상기 띠형상 팽창흑연(3)이 면해 있다. 그리고 이 개구(20A)에 상기 띠형상 팽창흑연(3)이 걸어맞추어지는 것으로 띠형상 팽창흑연(3)과 보강재(20)의 결합력이 높아지고 있다.

띠형상 팽창흑연(3)의 보형성을 좋게 하여 시일성을 높일 수 있으며, 또한 생산성을 향상시켜서 저가로 제공할 수 있다. 또 탄소섬유나 취성 섬유를 끈형상체(40)의 외측에 배치하여 글랜드패킹재료(1)를 보강할 수 있다.

글랜드패킹재료, 섬유재료, 보강재, 팽창흑연, 기재, 끈형상체, 개구

Description

글랜드패킹재료 및 글랜드패킹{MATERIAL FOR GLAND PACKING AND THE GLAND PACKING}

본 발명은 글랜드패킹의 제조에 이용되는 글랜드패킹재료와, 이 글랜드패킹재료에 의하여 제조된 글랜드패킹에 관한 것이다.

종래 글랜드패킹의 제조에 이용되는 글랜드패킹재료로서는, 예를 들면 일본국 특공평6-27546호 공보에 개시된 것(이하 종래기술 1이라 한다)이나 예를 들면 일본국 특허 제 2583176호 공보에 개시된 것(이하 종래기술 2라 한다)이 알려져 있다.

상기 종래기술 1에서는 도 22에 나타내는 바와 같이, 팽창흑연테이프(51)를 긴쪽방향의 접음금을 따라서 접어 포개어서 끈형상체(52)를 형성하고, 이 끈형상체(52)를 스테인레스, 인코넬, 모넬 등의 금속선의 편물 또는 편조체로 이루어지는 보강재(53)로 피복함으로써 글랜드패킹재료(50)를 형성하고 있다.

상기 종래기술 2에서는 도 23에 나타내는 바와 같이, 팽창흑연테이프(51)의 끈형상체(52)를 금속선의 편물 또는 편조체로 이루어지는 보강재(53)로 피복하고, 이것을 긴쪽방향의 접음금을 따라서 V자상으로 접어 포갬으로써 글랜드패킹재료(50)를 형성하고 있다.

상기 종래의 글랜드패킹재료(50)는 어느 쪽도 상기 금속선의 편조체 등으로 이루어지는 보강재(53)에 의하여 끈형상체(52)의 외부가 보강(이하 외부보강이라 한다.)되어 있으며, 이 때문에 이 글랜드패킹재료(50)에는 높은 인장강도가 부여되어 있다. 따라서 이 글랜드패킹재료(50)를 복수개 집속하여 편조 또는 비틀림가공에 의해 글랜드패킹을 제조할 수 있다. 예를 들면 상기 종래기술 1에서는, 글랜드패킹재료(50)를 8개 집속하여 8타각편물하는 것으로 도 24에 나타내는 바와 같이 편조한 글랜드패킹(54)이 제조되며, 글랜드패킹재료(50)를 6개 집속하여 비틀림가공하는 것으로 도 25에 나타내는 바와 같이 비틀림가공한 글랜드패킹(54)이 제조된다. 또 상기 종래기술 2에서는, 글랜드패킹재료(50)를 8개 집속하여 8타각편물하는 것으로 도 26에 나타내는 바와 같이 편조한 글랜드패킹(54)이 제조되고, 글랜드패킹재료(50)를 6개 집속하여 비틀림가공하는 것으로 도 27에 나타내는 바와 같이 비틀림가공한 글랜드패킹(54)이 제조된다.

상기 종래의 각 글랜드패킹(54)은 팽창흑연테이프(51)에 의해 패킹으로서 불가결한 내열성, 압축성, 복원성 등의 밀봉상 바람직한 특성이 부여되기 때문에 높은 시일성을 갖고 유체기기의 축봉부를 밀봉할 수 있다. 또 금속선은 굴곡성이 좋기 때문에 대직경의 글랜드패킹(54)의 제조는 물론이고, 소직경의 글랜드패킹(54)의 제조에도 대응할 수 있으며, 또한 내구성이 우수해 있는 등의 잇점을 갖고 있다.

그러나 상기 종래의 글랜드패킹재료(50)를 제조하기 위해서는 어느 쪽의 경우도 편물기 또는 편조기에 의하여 금속선의 니트편물 또는 그 밖의 편조를 실시할 필요가 있다. 이 때 금속선은 구조가 복잡한 편물기 또는 편조기에 의하여 편조 등으로 되기 때문에 고속생산이 곤란하여 생산성이 뒤떨어진다. 이 때문에 이들 글랜드패킹재료(50)가 비용고(高)가 되고, 글랜드패킹(54)의 비용도 비싸지는 문제를 갖고 있다. 또 상기 글랜드패킹재료(50)는 보형성이 뒤떨어지기 때문에 편조시에 팽창흑연의 탈락을 발생하여 시일성을 저하시킬 염려도 있다.

또 상기 글랜드패킹재료(50)는 외부가 금속선의 편물 또는 편조체로 보강되어 있기 때문에 이 글랜드패킹재료(50)로 제조된 글랜드패킹(54)은 상기 금속선의 편물 또는 편조체로 이루어지는 보강재(53)가 회전 또는 축방향으로 슬라이딩하는 펌프축이나 밸브막대 등의 유체기기의 부재, 즉 상대측부재에 슬라이딩접합한다. 이 때 상기 보강재(53)가 상대측부재에 손상을 입히기 쉬운 문제가 있는 동시에, 보강재(53)의 슬라이딩저항이 크기 때문에 상대측부재의 회전성능 또는 축방향의 슬라이딩성능을 저하시키는 문제도 있다.

이들 문제를 해결하기 위해 팽창흑연테이프(51)의 끈형상체(52)를 피복하여 외부보강하는 보강재로서 탄소섬유나 저가의 유리섬유, 실리카섬유, 알루미나 또는 알루미나실리카 등의 세라믹섬유 등의 취성 섬유를 이용하는 것이 생각된다. 이들 탄소섬유나 다른 취성 섬유는 글랜드패킹(54)을 제조할 때의 편조 또는 비틀림가공정도에는 충분히 견딜 수 있으며, 또 꼬이게 해도 절손되기 어려운 특성을 갖고 있다.

그리고 이 탄소섬유나 취성 섬유로 보강한 글랜드패킹재료(50)에 의하여 글랜드패킹(54)을 제조한 경우에는, 이 글랜드패킹(54)으로 유체기기의 축봉부를 밀 봉함으로써 상대측부재에 손상을 입히지 않고 슬라이딩저항이 작게 억제되어 상대측부재의 회전성능이나 축방향의 슬라이딩성능을 향상시키며, 또한 내열성을 높이는 것이 기대된다. 또 특히 유리섬유 등의 저가의 취성 섬유를 이용한 경우에는 글랜드패킹재료(50) 및 글랜드패킹(54)의 비용을 삭감하는 것이 기대된다.

그러나 탄소섬유나 취성 섬유는 금속선과 달리 인성(靭性)이 낮기 때문에 팽창흑연테이프(51)를 외부로부터 보강하기 위한 니트편물 또는 그 밖의 편조를 하고자 하면 절손된다. 이 때문에 탄소섬유나 취성 섬유로 이루어지는 보강재로 팽창흑연테이프(51)를 외부보강한 글랜드패킹재료(50)는 얻을 수 없었다.

본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 생산성을 향상시키는 것으로 저가로 제공할 수 있는 동시에, 보형성을 좋게 하여 시일성을 높이는 것이 가능한 외부보강구조의 글랜드패킹재료 및 이 글랜드패킹재료를 이용하여 제조된 글랜드패킹을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

또 본 발명은 탄소섬유에 의한 외부보강을 가능하게 하여 밀봉시에 상대측부재를 손상시키지 않고 슬라이딩저항을 작게 억제하여 더욱 내열성을 높이는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 취성 섬유에 의한 외부보강을 가능하게 하여 저가의 외부보강구조의 글랜드패킹재료와, 이 글랜드패킹재료를 이용하여 제조된 저가의 글랜드패킹을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

또한 본 발명은 대직경에서 소직경에 이르는 광범위의 글랜드패킹의 제조에 대응할 수 있는 동시에, 내구성이 우수해 있는 잇점을 유지하는 것도 목적으로 한 다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 예를 들면 본 발명의 실시형태를 나타내는 도 1에서 도 21에 의거하여 설명하면, 다음과 같이 구성한 것이다.

즉 본 발명은 글랜드패킹재료에 관한 것으로, 띠형상의 기재(4)를 꼬이게 하고, 또는 띠형상의 기재(4)를 길이방향을 중심으로 감으며, 또는 띠형상의 기재(4)를 길이방향을 중심으로 감은 후 꼬이게 하여 형성한 끈형상체(40)로 이루어지고, 상기 기재(4)는 섬유재료(2)로 이루어지는 시트상의 보강재(20)와 띠형상의 팽창흑연(3)을 구비하며, 상기 보강재(2)는 상기 띠형상 팽창흑연(3)의 적어도 편면에 설치되고, 상기 보강재(20)는, 그 일부가 상기 끈형상체(40)의 외측에 배치되는 동시에, 잔부가 끈형상체(40)의 내부에 감아넣어져 있으며, 상기 보강재(20)에는 다수의 개구(20A)가 형성되어 있고, 이들 개구(20A)에 상기 띠형상 팽창흑연(3)이 면해 있는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명은 글랜드패킹에 관한 것으로, 상기 글랜드패킹재료(1)를 복수개 이용하여 편조 또는 비틀림가공하고 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의해 본 발명은 다음의 잇점을 갖는다.

상기 끈형상체는 섬유재료로 이루어지는 시트상의 보강재의 일부가 외면에 배치되어 있으며, 이 보강재로 단단하게 보강된다. 또한 이 보강재에는 다수의 개구가 형성되고, 이 개구에 띠형상 팽창흑연이 면해 있는 것에서, 이 팽창흑연이 이 개구에 걸어맞추어지는, 이른바 앵커작용을 발생시킨다. 이 앵커작용에 의하여 띠형상 팽창흑연과 보강재의 결합력이 높아지기 때문에 띠형상 팽창흑연과 보강재의 결합을 위한 접착제의 사용량을 0 또는 극소량으로 제한해도 글랜드패킹을 제조하기 위한 편조시 또는 비틀림가공시에 보강재가 띠형상 팽창흑연과 분리하기 어려워져서 보강재에 의한 외부보강효과를 유효하게 발휘할 수 있다.

또한 상기 접착제의 사용량을 0 또는 극소량으로 제한할 수 있는 것으로 친화성이나 압축복원성 등의 띠형상 팽창흑연의 특성이 접착제경화에 의해 저하하는 것을 억제할 수 있다. 또 이 글랜드패킹재료를 이용한 글랜드패킹은 고열조건하에서 사용해도 접착제의 소실(燒失)에 의한 시일성의 저하가 방지된다.

또 상기 띠형상 팽창흑연은 패킹으로서 불가결한 내열성, 압축성, 복원성 등의 밀봉상 바람직한 특성을 구비하고 있으며, 상기 글랜드패킹은 높은 시일성을 갖고 유체기기의 축봉부를 밀봉할 수 있다. 또한 상기 끈형상체의 내부에는 보강재가 감아넣어져 있는 것에서 띠형상 팽창흑연의 일부가 보강재에 의해 끼워진 샌드위치구조로 되고, 압축되며, 또는 압력이 가해진 경우에 팽창흑연입자의 이동이 억제된다. 이 때문에 이 글랜드패킹재료로 제조한 글랜드패킹은 압축되고, 또는 압력이 가해진 경우에 팽창흑연입자의 글랜드패킹재료로부터의 비어져나옴량이 억제된다. 이 결과 이 글랜드패킹의 시일면압의 저하를 방지하여 내압성능을 향상시킬 수 있으며, 상대측부재로의 누름접합력을 높이는 것으로 시일성을 향상시킬 수 있다.

또한 상기 보강재는 상기 기재를 꼬이게 하거나, 기재를 길이방향을 중심으로 감거나, 또는 감은 후 꼬이게 하는 것으로 끈형상체의 외측에 배치되는 것에서 상기 종래기술과 달리 섬유재료를 편조하는 일 등이 없이 외부보강구조를 용이하게 제조할 수 있다. 따라서 생산성이 향상하기 때문에 저가의 글랜드패킹재료와, 이 글랜드패킹재료로 이루어지는 글랜드패킹을 제공할 수 있다.

상기 끈형상체는, 그 외측의 일부를 상기 보강재로 덮어도 좋은데, 상기 끈형상체의 외측 전체를 상기 보강재로 덮으면 외부보강효과가 한층 유효하게 발휘되어 보다 바람직하다.

상기 섬유재료가 탄소섬유나 그 밖의 취성 섬유인 경우 기재를 꼬이게 하거나 감은 후 꼬이게 하면 섬유재료에 접어구부림부가 발생한다. 이 접어구부림부를 상기 끈형상체의 표면에 노출시킨 경우에는, 이 표면에 노출해 있는 접어구부림부가 글랜드패킹을 제조하기 위한 편조시 또는 비틀림가공시에 서로 얽혀서 글랜드패킹재료의 상대미끄러짐을 억제하여 글랜드패킹의 보형성을 높일 수 있다.

상기 보강재는 상기 띠형상 팽창흑연의 편면에만 설치해도 좋은데, 띠형상 팽창흑연의 양면에 설치해도 좋다. 이 띠형상 팽창흑연의 양면에 보강재를 설치한 경우는 끈형상체의 내부에 감아넣는 보강재의 감아넣음량이 많아져서 끈형상체를 내측으로부터도 강력하게 보강할 수 있기 때문에 글랜드패킹재료의 인장강도가 보다 향상한다. 또 상기 띠형상 팽창흑연의 양면에 섬유재료로 이루어지는 보강재가 배치되어 있는 데다가, 이 보강재의 감아넣음량이 많아지는 것에서 팽창흑연입자의 이동이 양호하게 억제되어 글랜드패킹재료의 보형성이 향상한다. 이 결과 이 글랜드패킹재료로 제조된 글랜드패킹은 상대측부재로의 접합누름력을 한층 높일 수 있다.

상기 섬유재료로 이루어지는시트상의 보강재로서는, 예를 들면 멀티필라멘트사를 시트상으로 개섬(開纖)한 개섬시트로 구성할 수 있다.

이 때 상기 개섬시트의 두께는 바람직하게는 10㎛∼300㎛로 설정되고, 보다 바람직하게는 30㎛∼100㎛로 설정된다. 이에 따라 개섬시트의 제작이 용이해지고, 또한 꼬이게 하기 쉽게 하여 외부보강효과를 높일 수 있는 동시에, 보강재부분으로부터의 누설의 발생을 방지할 수 있다.

상기 섬유재료에는 탄소섬유, 그 밖의 취성 섬유 및 인성 섬유로부터 선택된 1종류 또는 2종류 이상을 이용할 수 있다. 이들 섬유재료는 1개의 굵기가 가늘수록 시일성이 좋지만, 지나치게 가늘어지면 꼬여졌을 때에 절손될 염려가 있으며, 한편 지나치게 굵어지면 꼬여지기 어려워진다. 이 때문에 각 섬유의 굵기는 1개의 직경이 3㎛∼15㎛의 것이 바람직하고, 5㎛∼9㎛의 범위가 한층 바람직하다.

상기 섬유재료에 탄소섬유나 취성 섬유를 이용한 경우는 상기 종래기술의 금속선을 편조 등으로 하여 보강재를 구성한 경우와 비교해서 글랜드패킹이 상대측부재에 큰 손상을 입힐 염려가 없으며, 또 슬라이딩저항이 작기 때문에 상대측부재의 회전성능 또는 축방향의 슬라이딩성능을 향상시킬 수 있고, 또한 우수한 내열성을 얻을 수 있다. 특히 탄소섬유를 이용한 경우는 이들 성능을 한층 양호하게 발휘시킬 수 있다. 또 다른 취성 섬유를 이용한 경우는 저가로 실시할 수 있다.

상기 취성 섬유로서는, 구체적으로는 예를 들면 유리섬유나 실리카섬유, 알루미나나 알루미나실리카 등의 세라믹섬유를 들 수 있으며, 이들 섬유로부터 선택된 1종류 또는 2종류 이상을 이용할 수 있다.

또 상기 섬유재료에 인성 섬유를 이용한 경우는 섬유의 굴곡성이 좋고, 가공성이 우수하기 때문에 가늘은 섬유를 이용하여 용이하게 제조할 수 있으며, 생산성이 좋기 때문에 저가의 글랜드패킹재료를 제공할 수 있다. 또 이 글랜드패킹재료를 이용함으로써 대직경의 글랜드패킹은 물론이고, 소직경의 글랜드패킹도 용이하게 제조할 수 있으며, 또한 내구성이 우수한 저가의 글랜드패킹을 제조할 수 있다.

상기 인성 섬유로서는, 구체적으로는 예를 들면 금속섬유나 아라미드섬유, PBO(폴리-p-페닐렌벤조비스옥사졸)섬유를 들 수 있으며, 이들 섬유로부터 선택된 1종류 또는 2종류 이상을 이용할 수 있다.

도 1에서 도 21은 본 발명의 실시형태를 나타내는 도면.

도 1에서 도 7은 본 발명의 글랜드패킹재료의 제 1 실시형태를 나타내고, 도 1은 글랜드패킹재료의 사시도, 도 2는 섬유재료로 이루어지는 보강재의 다수의 개구에 띠형상 팽창흑연이 면해 있는 상태를 확대하여 부분적으로 나타내는 평면도, 도 3은 도 2의 A-A선화살표단면도, 도 4는 섬유재료의 접어구부림부의 확대설명도, 도 5는 섬유다발을 나타내는 사시도, 도 6은 개섬시트를 나타내는 사시도, 도 7은 기재의 사시도.

도 8은 기재의 제조순서의 변형예를 나타내고, 소량의 접착제를 사용한 상태의 띠형상 팽창흑연의 사시도.

도 9와 도 10은 기재의 제조순서의 다른 변형예를 나타내고, 도 9는 개섬시트에 팽창흑연분말을 겹친 상태를 나타내는 단면도, 도 10은 기재의 단면도.

도 11에서 도 13은 제 1 실시형태의 기재의 변형예를 나타내고, 도 11은 제 1 변형예의 기재의 단면도, 도 12는 제 2 변형예의 기재의 단면도, 도 13은 제 3 변형예의 기재의 단면도.

도 14는 본 발명의 글랜드패킹재료의 제 2 실시형태를 나타내는 사시도.

도 15와 도 16은 본 발명의 글랜드패킹재료의 제 3 실시형태를 나타내고, 도 15는 기재의 단면도, 도 16은 글랜드패킹재료의 사시도.

도 17과 도 18은 제 3 실시형태의 기재의 변형예를 나타내고, 도 17은 제 1 변형예의 기재의 단면도, 도 18은 제 2 변형예의 기재의 단면도.

도 19는 본 발명의 글랜드패킹재료의 제 4 실시형태를 나타내는 사시도.

도 20은 본 발명의 글랜드패킹의 실시형태를 나타내는 사시도.

도 21은 본 발명의 글랜드패킹의 다른 실시형태를 나타내는 사시도.

도 22에서 도 27은 종래기술을 나타내는 도면.

도 22는 종래기술 1의 글랜드패킹재료의 사시도, 도 23은 종래기술 2의 글랜드패킹재료의 사시도.

도 24는 종래기술 1의 글랜드패킹재료를 편조하여 형성한 글랜드패킹의 사시도, 도 25는 종래기술 1의 글랜드패킹재료를 비틀림가공하여 형성한 글랜드패킹의 사시도.

도 26은 종래기술 2의 글랜드패킹재료를 편조하여 형성한 글랜드패킹의 사시도, 도 27은 종래기술 2의 글랜드패킹재료를 비틀림가공하여 형성한 글랜드패킹의 사시도이다.

이하 본 발명의 가장 적합한 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 관련되는 글랜드패킹재료의 제 1 실시형태를 나타내는 사시도이며, 이 도면에 있어서, 글랜드패킹재료(1)는 띠형상의 기재(4)에 단으로부터 긴쪽방향으로 차례 차례 꼬이게 하여 형성한 끈형상체(40)로 이루어진다. 상기 기재(4)는 매우 가늘고 긴 다수개의 탄소섬유(2)로 이루어지는 시트상의 보강재(20)와 띠형상의 팽창흑연(3)을 구비하고 있으며, 상기 보강재(20)는 상기 띠형상 팽창흑연(3)의 편면에 설치되어 있다. 그리고 상기 꼬임은 상기 보강재(20)가 외부향함으로 되도록 꼬여져 있으며, 따라서 상기 끈형상체(40)는 보강재(20)로 띠형상 팽창흑연(3)이 피복된 상태로 되어 있다. 또 상기 꼬임은 상기 보강재(20)의 일부가 상기 끈형상체(40)의 내부에 감아넣어지도록 꼬여져 있다. 즉 도 1에 나타내는 바와 같이, 탄소섬유(2)의 일부와 띠형상 팽창흑연(3)의 축방향의 일단부(5)는 글랜드패킹재료(1)의 내부에 감아넣어져 있다. 이 때문에 띠형상 팽창흑연(3)의 일단부(5)는 영역(L)으로 나타내는 범위가 보강재(20)에 끼워진 샌드위치구조로 되어 있다. 따라서 이 글랜드패킹재료(1)는 외주면의 전체에 탄소섬유(2)로 이루어지는 보강재(20)가 배치되는 동시에, 띠형상 팽창흑연(3)의 사이에 보강재(20)의 일부를 개재시킨 외부보강구조로 구성되어 있다.

도 2와 도 3에 나타내는 바와 같이, 상기 보강재(20)는 다수의 개구(20A)를 구비하고 있으며, 이 개구(20A)에 상기 띠형상 팽창흑연(3)을 향하게 하고 있다. 또한 상기 다수의 개구(20A)는 매우 가늘고 긴 다수개의 탄소섬유(2)로 이루어지는 보강재(20)가 꼬여질 때에 자연발생적으로 형성되는 경우와, 상기 보강재(20)의 다수의 부위에서 서로 인접하는 탄소섬유(2)끼리를 이간시키도록 확대하여 꼬이기 전에 미리 국부적인 갈라진 곳을 인위적으로 형성하는 경우가 있다.

상기 탄소섬유(2)는 꼬이게 한 정도로는 절손되기 어려운 특성을 갖고 있기 때문에, 이 탄소섬유(2)로 이루어지는 보강재(20)로 띠형상 팽창흑연(3)을 피복한 외부보강구조의 글랜드패킹재료(1)를 얻을 수 있다. 또 띠형상 팽창흑연(3)이 탄소섬유(2)로 이루어지는 보강재(20)에 구비된 다수의 개구(20A)에 면해 있으며, 이 개구(20A)에 띠형상 팽창흑연(3)이 걸어맞추어지고, 이른바 앵커작용을 발생시키고 있다. 이 앵커작용에 의하여 띠형상 팽창흑연(3)과 보강재(20)의 결합력이 높아지고 있기 때문에 접착제의 사용을 생략할 수 있다. 즉 글랜드패킹을 제조하기 위해, 이 글랜드패킹재료(1)를 편조 또는 비틀림가공할 때에 접착제를 사용하지 않아도 보강재(20)가 띠형상 팽창흑연(3)과 분리하기 어렵기 때문에 보강재(20)에 의한 외부보강효과를 유효하게 발휘할 수 있다. 그리고 이 접착제의 사용을 생략하는 것으로 친화성, 압축복원성 등의 띠형상 팽창흑연(3)의 특성이 접착제경화에 의해 저하하는 것이 억제된다. 또 보강재(20)의 일부와 띠형상 팽창흑연(3)의 폭방향의 일단부(5)가 글랜드패킹재료(1)의 내부에 감아넣어져 있다. 이 때문에 이 띠형상 팽창흑연(3)의 일단부(5)는 보강재(20)에 끼워진 샌드위치구조로 되어 있으며, 압축 또는 압력이 걸린 경우에 팽창흑연입자의 이동이 억지된다. 즉 이 글랜드패킹재료(1)에 의해 형성한 글랜드패킹은 압축 또는 압력이 가해졌을 때에 글랜드패킹재료(1)로부터의 팽창흑연입자의 비어져나옴량이 억제되기 때문에 시일면압의 저하 를 방지하여 내압성능을 향상시킬 수 있으며, 상대측부재로의 누름접합력을 높이는 것으로 시일성도 향상시킬 수 있다.

또한 상기 글랜드패킹재료(1)는 기재(4)의 일부를 감아넣는 상태로 꼬이게 하는 것뿐으로, 외부보강구조에 용이하게 구성할 수 있기 때문에 금속선의 편물 또는 편조체에 의하여 외부보강구조를 구성하고 있는 상기 종래의 글랜드패킹재료(50)의 제조와 비교하여 제조작업성이 향상하고, 저가로 제조할 수 있다.

상기 기재(4)가 꼬여질 때 도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 탄소섬유(2)에 접어구부림부(2a)가 랜덤하게 형성되며, 이 접어구부림부(2a)가 상기 끈형상체(40)의 표면에 노출된다. 이 때문에 후술하는 글랜드패킹을 제조하기 위한 편조시 또는 비틀림가공시에 상기 끈형상체(40)의 표면에 랜덤하게 노출되어 있는 접어구부림부(2a)끼리가 서로 얽혀서 글랜드패킹재료(1)의 상대미끄러짐을 억제하여 글랜드패킹의 보형성을 높일 수 있다.

상기 글랜드패킹재료(1)는 예를 들면 이하의 순서에 의하여 제조할 수 있다.

최초에 다음의 순서에 의해 기재(4)가 형성된다.

우선 도 5에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 1개의 직경이 7㎛인 탄소섬유(2)를 12000개 집속한 멀티필라멘트사를 사용하여 폭(W)＝4. 00㎜, 두께(T)＝0. 20㎜의 편평상으로 집속한 탄소섬유다발(2A)을 형성하고, 이어서 이 탄소섬유(2A)를 시트상으로 개섬하여 폭방향으로 확장전개하며, 도 6에 나타내는 바와 같이, 폭(W1)＝25. 00㎜, 두께(T1)＝0. 03㎜의 개섬시트(2B)를 형성한다.

상기 개섬은 예를 들면 다음과 같이 이루어진다. 최초에 상기 탄소섬유다발 (2A)을 가열하고, 이 섬유다발의 집속제를 연화시키며, 이 상태에서 이 탄소섬유다발(2A)을 속도조절제어하면서 긴쪽방향으로 송출한다. 그리고 소정의 오버피드량으로 유지하면서 교차방향으로 기류를 통과시킨다. 이 기류통과부위에서 탄소섬유다발(2A)이 활처럼 긴장하여 폭방향으로 나뉘어 풀어지는 동시에, 상기 집속제가 냉각경화되고, 이에 따라 확장전개된 개섬시트(2B)에 형성된다.

다음으로 도 7에 나타내는 바와 같이, 폭(W2)＝25. 00㎜, 두께(T2)＝0. 25㎜의 띠형상 팽창흑연(3)의 편면에 상기 개섬시트(2B)를 겹치고, 이에 따라 탄소섬유(2)로 이루어지는 시트상의 보강재(20)를 띠형상 팽창흑연(3)의 편면에 설치한 기재(4)가 형성된다.

그리고 상기 기재(4)를 꼬이게 하여 끈형상체(40)에 형성하는 것으로 상기 글랜드패킹재료(1)가 제조된다.

상기 기재(4)는 접착제를 생략하는 것이 바람직한데, 접착제를 소량 사용하여 보강재(20)와 띠형상 팽창흑연(3)의 결합력을 높이는 것도 가능하다. 즉 예를 들면 도 8에 나타내는 바와 같이, 폭(W2)＝25. 00㎜, 두께(T2)＝0. 25㎜의 띠형상 팽창흑연(3)의 편면에 에폭시수지계나 아크릴수지계, 페놀수지계 등의 접착제(6)를 스폿상으로 설치하고, 이 상태의 띠형상 팽창흑연(3)의 편면에 상기 개섬시트(2B)를 겹쳐서 기재(4)를 형성해도 좋다. 상기 접착제(6)는 스폿상으로 사용되고 있으며, 사용량이 극소량으로 제한되기 때문에 친화성이나 압축복원성 등의 띠형상 팽창흑연(3)의 특성이 이 접착제(6)의 경화에 의해 저하하는 것이 억제된다.

또 예를 들면 도 9와 도 10에 나타내는 바와 같이, 상기 기재(4)는 팽창흑연 분말을 띠형상 팽창흑연(3)에 압축성형할 때에, 이 띠형상 팽창흑연(3)의 편면에 상기 보강재(20)를 일체로 설치하는 것으로 형성해도 좋다. 즉 도 9에 나타내는 바와 같이, 폭(W1)＝25. 00㎜, 두께(T1)＝0. 03㎜의 상기 개섬시트(2B)에 팽창흑연분말(3A)을 겹친다. 그리고 이것을 압축성형하는 것으로 도 10에 나타내는 바와 같이, 폭(W2)＝25. 00㎜, 두께(T2)＝0. 25㎜로 압축된 띠형상 팽창흑연(3)의 편면에 개섬시트(2B)로 이루어지는 보강재(20)를 설치한 기재(4)가 형성된다.

상기 제 1 실시형태에서는 상기 기재(4)를 구성하는 보강재(20)와 띠형상 팽창흑연(3)을 같은 폭으로 형성했는데, 본 발명에서는 이들 폭을 서로 다르게 해도 좋다.

예를 들면 도 11에 나타내는 제 1 변형예에서는 띠형상 팽창흑연(3)의 편면에, 이 띠형상 팽창흑연(3)보다도 폭넓은 개섬시트(2B)를 겹쳐서 기재(4)를 형성하고 있다.

또 도 12에 나타내는 제 2 변형예에서는 띠형상 팽창흑연(3)의 편면에, 이 띠형상 팽창흑연(3)보다도 폭좁은 개섬시트(2B)를 겹쳐서 기재(4)를 형성하고 있다. 또한 이 제 2 변형예에서는 띠형상 팽창흑연(3)의 폭방향의 양단부가 개섬시트(2B)로부터 비어져나와 있으면, 이 비어져나온 띠형상 팽창흑연(3)의 한쪽의 단부가 상기 끈형상체(40)의 외측으로 노출된다. 이 때문에 띠형상 팽창흑연(3)의 폭방향의 단부 중 끈형상체(40)의 내부에 감아넣어지는 일단부(5)와는 반대측의 단부는 도 12의 가상선으로 나타내는 바와 같이, 개섬시트(2B)의 폭방향의 단부와 같게 하는 것이 바람직하다.

또 도 13에 나타내는 제 3 변형예에서는 폭넓은 개섬시트(2B)의 양면에 띠형상 팽창흑연(3)을 겹쳐서 기재(4)를 형성하고 있다. 이 경우는 기재(4)를 꼬이게 함으로써 한쪽의 띠형상 팽창흑연(3)이 끈형상체(40)의 외측으로 노출되는 경우가 있다. 그래서 이 한쪽의 띠형상 팽창흑연(3)은 기재(4)를 꼬이게 했을 때에 끈형상체(40)의 내부에 감아넣어지도록 개섬시트(2B)의 폭방향의 일단근처에 형성하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 이용되는 섬유재료나 띠형상 팽창흑연은 섬유의 굵기, 집속갯수, 시트폭, 시트두께, 띠형상 팽창흑연의 폭, 두께 등이 상기 제 1 실시형태의 것에 한정되지 않는 것은 말할 것도 없다.

다만 상기 탄소섬유(2)로서는, 1개의 직경이 3㎛∼15㎛인 것이 바람직하다. 직경이 3㎛ 미만이면 꼬이게 할 때에 절손될 염려가 있으며, 직경이 15㎛를 넘으면 꼬이게 하기 어려워진다. 또 탄소섬유(2)의 직경이 작을수록 시일성이 좋아진다. 그래서 상기 탄소섬유(2)의 직경은 5㎛∼9㎛의 범위가 최적이다. 또한 본 발명에서는 탄소섬유 외에 다른 취성 섬유나 인성 섬유를 이용하는 것이 가능하며, 금속섬유 등의 인성 섬유를 이용하는 경우는, 이 섬유의 굴곡성이 좋기 때문에 꼬이게 할 때에 절손될 염려가 낮은 것에서 더욱 가늘은 섬유를 이용할 수 있다.

또 상기 개섬시트(2B)의 두께(T1)는 10㎛∼300㎛의 범위가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 30㎛∼100㎛의 범위로 설정된다. 두께(T1)가 10㎛ 미만이면 외부보강효과가 저하하고, 또한 균일한 시트의 제작이 어렵다. 또 두께(T1)가 300㎛를 넘으면 외부보강효과를 높일 수 있는 반면 꼬이게 하기 어려워지고, 또한 보강 재부분으로부터의 누설이 발생하기 쉬워진다.

도 14는 본 발명에 관련되는 글랜드패킹재료의 제 2 실시형태를 나타내는 사시도이다. 이 제 2 실시형태의 글랜드패킹재료(1)는 이 도 14에 나타내는 바와 같이, 상기 제 1 실시형태와 똑같이 구성한 기재(4)를 탄소섬유(2)로 이루어지는 보강재(20)가 외부향함으로 되는 상태에서 길이방향을 중심으로 감아서 형성한 끈형상체(40)로 이루어진다. 상기 각 탄소섬유(2)는, 이 끈형상체(40)의 길이방향과 평행하게 배치되어 있으며, 이 탄소섬유(2)로 이루어지는 보강재(20)는, 그 일부에서 끈형상체(3)의 외측이 전체를 덮는 동시에, 잔부가 끈형상체(40)의 내부에 배치되어 있다.

즉 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로 탄소섬유(2)의 일부와 띠형상 팽창흑연(3)의 폭방향의 일단부(5)는 글랜드패킹재료(1)의 내부에 감아넣어져 있으며, 띠형상 팽창흑연(3)의 일단부(5)는 영역(L)으로 나타내는 범위가 보강재(20)에 끼워진 샌드위치구조로 되어 있다.

그 밖의 구성은 상기 제 1 실시형태와 똑같으며, 똑같이 작용하기 때문에 설명을 생략한다.

또한 이 제 2 실시형태의 글랜드패킹재료(1)는, 이것을 나선상으로 꼼으로써 상기 제 1 실시형태와 같은 외관의 글랜드패킹재료(1)로 형성할 수 있다. 이 경우는 끈형상체의 표면에 접어구부림부가 형성되는 등 상기 제 1 실시형태와 똑같이 작용하여 효과를 이룰 수 있다.

도 15와 도 16은 본 발명의 제 3 실시형태를 나타낸다.

상기 제 1 실시형태나 제 2 실시형태에서는 어느 쪽도 상기 보강재(20)를 상기 띠형상 팽창흑연(3)의 편면에만 설치했다. 그러나 이 제 3 실시형태에서는 도 15에 나타내는 바와 같이, 띠형상 팽창흑연(3)의 양면에, 이 띠형상 팽창흑연(3)과 같은 폭치수의 개섬시트(2B)로 이루어지는 보강재(20)를 설치하여 기재(4)를 형성하고 있다.

그리고 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로, 이 기재(4)에 단으로부터 긴쪽방향으로 차례 차례 꼬이게 함으로써 도 16에 나타내는 바와 같이, 끈형상체(40)로 이루어지는 글랜드패킹재료(1)가 형성된다.

이 제 3 실시형태에서는 상기 띠형상 팽창흑연(3)의 양면에 탄소섬유(2)로 이루어지는 보강재(20)가 설치되어 있는 것에서 상기 제 1 실시형태와 비교하여 상기 끈형상체(40)의 내부에 감아넣어지는 탄소섬유(2)의 감아넣음량이 많아진다. 이 결과 이 글랜드패킹재료(1)는 외부보강되는 동시에, 내부로부터도 보강되기 때문에 인장강도가 보다 향상한다. 또 상기 띠형상 팽창흑연(3)의 양면에 탄소섬유(2)로 이루어지는 보강재(20)가 배치되어 있는 데다가, 이 보강재(20)의 감아넣음량이 많아지는 것에서 팽창흑연입자의 이동이 억제되어 보형성이 향상한다. 이 결과 이 글랜드패킹재료(1)로 제조된 글랜드패킹은 상대측부재로의 접합누름력을 보다 높일 수 있다.

그 밖의 구성은 상기 제 1 실시형태와 똑같으며, 똑같이 작용하기 때문에 설명을 생략한다.

상기 제 3 실시형태에서 이용한 기재(4)는 상기 제 1 실시형태와 똑같이 상 기 보강재(20)와 띠형상 팽창흑연(3)의 폭을 서로 다르게 해도 좋다.

즉 도 17에 나타내는 제 3 실시형태의 제 1 변형예에서는 띠형상 팽창흑연(3)의 양면에, 이 띠형상 팽창흑연(3)보다도 폭넓은 개섬시트(2B, 2B)를 겹쳐서 기재(4)를 형성하고 있다.

물론 본 발명에서는 띠형상 팽창흑연(3)의 양면에 보강재(20)를 설치하는 경우에 폭넓은 보강재와 폭좁은 보강재와 동일 폭의 보강재 중의 어느 쪽인가 2종류를 조합하여 이용해도 좋다.

도 19는 본 발명에 관련되는 글랜드패킹재료의 제 4 실시형태를 나타내는 사시도이다. 이 제 4 실시형태의 글랜드패킹재료(1)는 상기 제 3 실시형태와 똑같이 구성한 기재(4)를 길이방향을 중심으로 감아서 형성한 끈형상체(40)로 이루어진다. 상기 각 탄소섬유(2)는, 이 끈형상체(40)의 길이방향과 평행하게 배치되어 있다. 그 밖의 구성은 상기 제 3 실시형태와 똑같으며, 똑같이 작용하기 때문에 설명을 생략한다.

상기 각 실시형태에서는 어느 쪽도 섬유재료로서 탄소섬유를 이용했는데, 본 발명에서는 다른 취성 섬유나 인성 섬유를 이용해도 좋다. 이들 취성 섬유로서는, E유리, T유리, C유리, S유리 등의 유리섬유나 실리카섬유, 알루미나나 알루미나실리카 등의 세라믹섬유를 들 수 있다. 또 상기 인성 섬유로서는, 스테인레스 등의 금속섬유나 아라미드섬유, PBO섬유 등을 들 수 있다.

또 상기 실시형태에서는 섬유재료로 이루어지는 시트상의 보강재로서 개섬시트를 이용했는데, 본 발명에서 이용하는 섬유재료로 이루어지는 보강재는 다른 수 단에 의해 시트상으로 형성해도 좋다.

다음으로 상기 글랜드패킹재료를 이용하여 제조한 본 발명의 글랜드패킹에 대해서 설명한다.

도 20은 본 발명의 글랜드패킹의 실시형태를 나타내는 사시도이다.

즉 이 끈형상의 글랜드패킹(8)은 상기한 본 발명의 글랜드패킹재료(1)를 복수개 준비하고, 이들 글랜드패킹재료(1)를 편조기에 의해 집속하여 편조하는 것으로 제조된다. 예를 들면 도 20에 나타내는 글랜드패킹(8)은 8개의 글랜드패킹재료(1)를 8타각편물하는 것으로 제조한 것이다.

상기 글랜드패킹(8)은 상기 글랜드패킹재료(1)를 복수개 이용하여 편조되어 있으며, 띠형상 팽창흑연에 의해 내열성이나 압축성, 복원성 등의 패킹으로서 요구되는 밀봉상 바람직한 특성이 부여되어 있다. 또한 상기 글랜드패킹재료(1)는 보강재(20)에 의해 높은 보형성을 구비하고 있는 데다가 생산성이 양호하여 저가로 제공된다. 따라서 이 글랜드패킹재료(1)를 복수개 이용하여 편조한 상기 글랜드패킹(8)은 보형성과 시일성이 우수해 있으며, 유체기기의 축봉부를 양호하게 밀봉할 수 있는 데다가 저가로 제조할 수 있다.

또한 상기 글랜드패킹재료(1)는 접착제의 사용량이 0이나 극소량이기 때문에 상기 글랜드패킹(8)은 고열조건하에서 사용해도 접착제의 소실에 의한 시일성의 저하가 억제되고, 이것에 의해서도 우수한 시일성을 갖고 있다.

또 상기 글랜드패킹재료(1)가 상기 실시형태와 같이 탄소섬유로 이루어지는 보강재나 다른 취성 섬유로 이루어지는 보강재를 이용하고 있는 경우에는 상기 글 랜드패킹(8)은 상대측부재에 큰 손상을 입힐 염려가 없다. 또 슬라이딩저항이 작기 때문에 상대측부재의 회전성능 또는 축방향의 슬라이딩성능을 향상시킬 수 있는 동시에, 우수한 내열성을 얻을 수 있다.

또한 상기 기재(4)를 꼬아서 끈형상체(40)를 형성한 경우에는 섬유의 접어구부림부(2a)가 글랜드패킹재료(1)의 표면에 랜덤하게 노출되어 있다. 이 때문에 이 글랜드패킹재료(1)로 제조한 글랜드패킹(8)은 편조시에 상기 접어구부림부(2a)가 서로 얽혀서 글랜드패킹재료(1)의 상대미끄러짐이 억제된다. 이 결과 글랜드패킹(8)의 보형성을 높일 수 있으며, 누름접합력을 높여서 시일성을 향상시킬 수 있다.

또 상기 기재(4)를 감아서 끈형상체(40)를 형성한 경우에는 글랜드패킹재료(1)의 표면에 상기 접어구부림부(2a)가 노출되지 않지만 편조시에 있어서 탄소섬유나 취성 섬유에 접어구부림부가 형성되고, 이들이 글랜드패킹재료(1)의 표면에 노출된다. 이 결과 이 접어구부림부가 서로 얽히는 것으로 글랜드패킹재료(1)의 상대미끄러짐이 억제되기 때문에 글랜드패킹(8)의 보형성을 높일 수 있으며, 누름접합력을 높여서 시일성을 향상시킬 수 있다.

또 상기 글랜드패킹재료(1)가 금속섬유 등의 인성 섬유로 이루어지는 보강재를 이용하고 있는 경우는, 이 인성 섬유의 굴곡성이 좋기 때문에 대직경의 글랜드패킹(8)의 제조는 물론이고, 소직경의 글랜드패킹(8)의 제조에도 대응할 수 있는 동시에 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 21은 본 발명의 글랜드패킹의 다른 실시형태를 나타내는 사시도이다.

이 실시형태에서는 글랜드패킹재료(1)를 편조하는 것에 대신하여 복수개의 글랜드패킹재료(1)를 집속해서 비틀림가공하는 것으로 끈형상의 글랜드패킹(8)을 제조하고 있다. 예를 들면 도 21에 나타내는 글랜드패킹(8)은 6개의 글랜드패킹재료(1)를 집속하여 비틀림가공을 실시하면서 롤성형을 행한 것이다.

이 실시형태의 글랜드패킹(8)은 상기 글랜드패킹재료(1)를 편조한 실시형태와 똑같이 작용하여 효과를 이루기 때문에 설명을 생략한다.

Claims (11)

1. 띠형상의 기재(4)를 꼬이게 하고, 또는 띠형상의 기재(4)를 길이방향을 중심으로 감으며, 또는 띠형상의 기재(4)를 길이방향을 중심으로 감은 후 꼬이게 하여 형성한 끈형상체(40)로 이루어지고,

   상기 기재(4)는 섬유재료(2)로 이루어지는 시트상의 보강재(20)와 띠형상의 팽창흑연(3)을 구비하며,

   상기 보강재(20)는 상기 띠형상 팽창흑연(3)의 적어도 편면에 설치되고,

   상기 보강재(20)는, 그 일부가 상기 끈형상체(40)의 외측에 배치되는 동시에, 잔부가 끈형상체(40)의 내부에 감아넣어져 있으며,

   상기 보강재(20)에는 다수의 개구(20A)가 형성되어 있고, 이들 개구(20A)에 상기 띠형상 팽창흑연(3)이 면해 있으며,

   상기 섬유재료(2)가 시트상으로 형성되고, 이 섬유재료시트가 멀티필라멘트사를 시트상으로 개섬한 개섬시트(2B)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 글랜드패킹재료.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보강재(20)의 일부가 상기 끈형상체(40)의 외측 전체를 덮고 있는 것을 특징으로 하는 글랜드패킹재료.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 섬유재료(2)에 접어구부림부(2a)가 형성되어 있으며, 이 접어구부림부(2a)가 상기 끈형상체(40)의 표면에 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 글랜드패킹 재료.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 보강재(20)를 상기 띠형상 팽창흑연(3)의 편면에만 설치한 것을 특징으로 하는 글랜드패킹재료.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 보강재(20)를 상기 띠형상 팽창흑연(3)의 양면에 설치한 것을 특징으로 하는 글랜드패킹재료.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 개섬시트(2B)의 두께가 10㎛∼300㎛로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 글랜드패킹재료.
8. 제 1, 2, 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 섬유재료(2)가 탄소섬유, 그 밖의 취성 섬유 및 인성 섬유로부터 선택된 1종류 또는 2종류 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 글랜드패킹재료.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 취성 섬유가 유리섬유, 실리카섬유 및 세라믹섬유로부터 선택된 1종류 또는 2종류 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 글랜드패킹재료.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 인성 섬유가 금속섬유, 아라미드섬유 및 PBO섬유로부터 선택된 1종류 또는 2종류 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 글랜드패킹재료.
11. 제 1, 2, 7 항 중 어느 한 항에 기재된 글랜드패킹재료(1)를 복수개 이용하여 편조 또는 비틀림가공하고 있는 것을 특징으로 하는 글랜드패킹.

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