KR101191084B1 - 패킹 재료 및 이 재료를 이용한 글랜드 패킹 - Google Patents

Abstract

본 발명은 낮은 조임 면압으로 높은 실링성을 얻을 수 있음과 동시에, 사용 시에 유지관리의 수고를 덜 수 있고, 높은 실링성을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있는 패킹 재료 및 이것을 이용한 글랜드 패킹을 제공하기 위한 것이다. 중심재와, 이 중심재의 바깥면을 피복하도록 통 형상으로 짜여진 피복재로 구성된 펀사로 이루어지고, 상기 중심재는 고무재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 패킹 재료에 관한 것이다. 고무재료로는, 불소고무 또는 실리콘 고무가 적절히 사용된다.

Description

패킹 재료 및 이 재료를 이용한 글랜드 패킹{Packing Material and Gland Packing Using the Same}

본 발명은 패킹 재료 및 이 재료를 이용한 글랜드 패킹에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 낮은 조임 면압으로 높은 실링성을 얻을 수 있는 패킹 재료 및 이 재료를 이용한 글랜드 패킹에 관한 것이다.

종래, 예를 들어 펌프나 밸브 등의 유체(流體) 기기의 축밀봉(軸封, shaft seal)을 행하기 위해 글랜드 패킹이 사용되고 있다.

이와 같은 글랜드 패킹을 구성하기 위한 패킹 재료로는, 예를 들어 특허문헌 1에 개시된 것과 같은, 중심재와, 그 중심재의 바깥면을 피복하도록 짜여진 피복재로 구성된 편사(編絲)로 이루어지는 것이 알려져 있다.

특허문헌 1에 개시된 패킹 재료는, 팽창흑연으로 이루어지는 기재(중심재)와, 그 기재의 바깥면을 피복하는 보강재(피복재)로 구성되어 있고, 기재(중심재)로는 팽창흑연이 사용되고, 보강재(피복재)로는 천연섬유, 유기섬유, 무기섬유, 금속섬유 등이 사용되고 있다.

그러나, 이 패킹 재료에 의해 얻어지는 글랜드 패킹은, 사용 시에 조임 면압을 높게 하지 않으면, 높은 실링성이 얻어지지 않는 문제가 있었다. 또, 장기간의 사용에 따라 경시적으로 조임 면압이 저하할 우려가 있기 때문에, 정기적으로 조여주는 등의 유지관리가 필요하고, 높은 실링성을 장기간에 걸쳐 유지하기가 곤란하였다.

특허문헌 1: 일본 특개평6-279752호 공보

본 발명은, 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하도록 이루어진 것으로, 낮은 조임 면압으로 높은 실링성을 얻을 수 있음과 동시에, 사용 시에 유지관리의 수고를 덜 수 있고, 높은 실링성을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있는 패킹 재료 및 이를 이용한 글랜드 패킹을 제공하는 것이다.

청구항 1에 따른 발명은, 중심재와, 이 중심재의 바깥면을 피복하도록 통 형상으로 짜여진 피복재로 구성된 편사로 이루어지고, 상기 중심재는, 고무재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 패킹 재료에 관한 것이다.

청구항 2에 따른 발명은, 상기 고무재료가 불소 고무로 이루어지는 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 패킹 재료에 관한 것이다.

청구항 3에 따른 발명은, 상기 고무재료가 실리콘 고무로 이루어지는 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 패킹 재료에 관한 것이다.

청구항 4에 따른 발명은, 상기 피복재가, 아라미드 섬유, 탄화섬유, 탄소섬유, PTFE섬유, 페놀수지 섬유, 폴리이미드 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리파라페닐렌벤즈옥사졸(PBO) 섬유로부터 선택되는 섬유, 또는 이들 섬유의 복합재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 3의 어느 한 항에 기재된 패킹 재료에 관한 것이다.

청구항 5에 따른 발명은, 청구항 1 내지 4의 어느 한 항에 기재된 패킹 재료를 편조(編組)하고, 그 편조체를 소정 형상으로 가압 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 글랜드 패킹에 관한 것이다.

청구항 1에 따른 발명에 의하면, 중심재와, 이 중심재의 바깥면을 피복하도록 통 형상으로 짜여진 피복재로 구성된 편사로 이루어지고, 상기 중심재는, 고무재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 패킹 재료이기 때문에, 이 재료로 얻어지는 글랜드 패킹은, 낮은 조임 면압으로 높은 실링성을 얻을 수 있음과 동시에, 사용 시에 유지관리의 수고를 줄일 수 있고, 높은 실링성을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있는 글랜드 패킹이 된다.

청구항 2에 따른 발명에 의하면, 상기 고무재료가 불소 고무로 이루어지는 패킹 재료이기 때문에, 이 재료로 얻어지는 글랜드 패킹은, 내열성, 내약품성, 내유성 등이 우수한 글랜드 패킹이 된다.

청구항 3에 따른 발명에 의하면, 상기 고무재료가 실리콘 고무로 이루어지는 패킹 재료이기 때문에, 이 재료로 얻어지는 글랜드 패킹은, 내열성, 내약품성, 내유성 등이 우수한 글랜드 패킹이 된다.

청구항 4에 따른 발명에 의하면, 상기 피복재가 아라미드 섬유, 탄화 섬유, 탄소섬유, PTFE섬유, 페놀수지 섬유, 폴리이미드 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리파라페닐렌벤즈옥사졸(PBO) 섬유로부터 선택되는 섬유, 또는 이들 섬유의 복합재로 이루어지는 패킹 재료이기 때문에, 이 재료로 얻어지는 글랜드 패킹은, 내마모성이 우수한 글랜드 패킹이 된다.

청구항 5에 따른 발명에 의하면, 청구항 1 내지 4의 어느 한 항에 기재된 패킹 재료를 편조하고, 이 편조체를 소정 형상으로 가압 성형하여 이루어지는 글랜드 패킹이므로, 낮은 조임 면압으로 높은 실링성을 얻을 수 있음과 동시에, 사용 시에 유지관리의 수고를 덜 수 있고, 높은 실링성을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있는 글랜드 패킹이 된다.

도1은 본 발명에 따른 패킹 재료를 나타낸 사시도이다.
도2는 본 발명에 따른 패킹 재료의 제조방법을 나타낸 도면이다.
도3은 본 발명에 따른 패킹 재료를 편조함으로써 얻어지는 끈의 일례를 나타내는 도면이다.
도4는 본 발명에 따른 글랜드 패킹을 나타내는 사시도이다.
도5는 실시예 시료 및 비교예 시료의 끈을 나타낸 사시도이다.
도6은 시험방법을 나타내는 설명도이다.

이하, 본 발명에 따른 패킹 재료 및 이 재료를 이용한 글랜드 패킹의 적절한 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 패킹 재료를 나타내는 사시도이다.

본 발명에 따른 패킹 재료는, 중심재(1)와, 이 중심재(1)의 바깥면을 피복하도록 통 형상으로 짜여진 피복재(2)로 구성된 편사로 이루어진다.

중심재(1)는 고무재료로 형성되어 있다.

고무재료로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 불소고무, 실리콘 고무, 합성고무(NBR), 스티렌부타디엔 고무(SBR, EPT), 에틸렌프로필렌 고무(EPDM), 클로로프렌 고무(CR) 등이 적절히 사용된다.

상기 고무재료 중, 불소고무 또는 실리콘 고무가 특히 적절히 사용된다.

고무재료가 불소고무 또는 실리콘 고무로 이루어지는 패킹 재료임으로써, 내열성, 내약품성, 내유성 등이 우수한 글랜드 패킹을 얻을 수 있다.

불소고무로는, 특별히 한정되지 않지만, 불화 비닐리덴계(FKM), 테트라플루오로에틸렌-프로필렌계(FEPM), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로비닐에테르계(FFKM)의 것이 적절히 사용된다.

보다 구체적으로는, 바이톤(Viton)(등록상표), PTFE로 이루어지는 불소고무, PFA로 이루어지는 불소고무 등이 적절히 사용된다.

중심재(1)의 굵기는, 특별히 한정되지 않지만, 0.5～50 mm의 범위의 것이 적절히 사용되고, 0.5～10 mm의 것이 보다 적절히 사용된다.

중심재(1)의 길이는, 특별히 한정되지 않지만, 1～1000 m의 범위의 것이 적절히 사용된다.

중심재(1)의 경도(브리넬 경도)는, 45～85의 범위의 것이 적절히 사용된다.

피복재(2)의 재질은 특별히 한정되지 않지만, 아라미드 섬유, 탄화섬유, 탄소섬유, PTFE섬유, 페놀수지 섬유, 폴리이미드 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리파라페닐렌벤즈옥사졸(PBO) 섬유로부터 선택되는 섬유, 또는 이들 섬유의 복합재가 적절히 사용된다.

PTFE섬유로는, 이황화 몰리브덴(MoS₂)을 포함하는 PTFE섬유를 사용할 수도 있다. 이황화 몰리브덴(MoS₂)을 포함하는 PTFE섬유를 사용하면, 열방산성이 크기 때문에, 고속 회전 특성이 향상한다는 점에서 바람직하다.

페놀수지 섬유로는, 노볼로이드 섬유(예를 들어 카이놀(등록상표)) 등이 적절히 사용된다.

피복재(2)로서, 이들 중 어느 하나의 재료(또는 복합재)를 사용한 패킹 재료에 의하면, 내마모성이 우수한 글랜드 패킹을 얻을 수 있다.

피복재(2)의 굵기는, 구체적으로는 0.05～2.5 mm로 하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 0.05 mm 미만이면 편가공 시에 끊어질 우려가 있고, 2.5 mm를 넘으면 편직기에 의한 편가공이 곤란해지기 때문에, 어느 경우에도 바람직하지 않기 때문이다.

피복재(2)의 짜는 방법(편조직)에 대해서는, 특별히 한정되지 않지만, 메리야스뜨기(데미스타 뜨기: 금속선을 메리야스뜨기한 것), 천축(텐지쿠)뜨기, 환편(丸編, circular knitting), 사각뜨기(角編, square braid), 평뜨기(평편, plain stitch), 고무뜨기, 펄뜨기(purl stitch), 턱짜기(tuck stitch), 부편(浮編, float stitch), 편휴편(片畦編, 한쪽 이랑짜기, half-cardigan stitch), 양쪽 이랑짜기(兩畦編, cardigan stitch), 양면편(兩面編, interlock), 레이스 편(lace stitch), 첨사편(添絲編), 평직(平織, plain weave), 가터뜨기 등의 형태를 채용할 수 있다.

피복재(2)의 편(編) 본수에 대해서도 특별히 한정되지 않아, 단사로 사용해도 좋고, 쌍사로 사용해도 좋다.

본 발명에 따른 패킹 재료에 있어서는, 상기한 종류(소재)로 이루어지는 중심재(1)와 피복재(2)를 제조 시에 용도에 따라 임의로 조합시킬 수 있다. 즉, 중심재(1)의 소재와 피복재(2)의 소재와의 조합을 임의의 것으로 함으로써, 사용 용도에 적절한 우수한 성질을 갖는 패킹 재료를 얻을 수 있다. 또, 용도 폭이 넓어져, 경제적이다.

바람직한 조합으로는, 예를 들어 중심재(1)의 소재를 불소고무(예를 들어 바이톤(Viton)(등록상표) 등)로 하고, 피복재(2)의 소재를 MoS₂를 포함하는 PTFE로 하는 조합을 예시할 수 있다. 이 조합에 의하면, 고속 회전에 적절하다는 점에서 우수한 것이 된다.

다른 바람직한 조합으로는, 중심재(1)의 소재를 실리콘 고무로 하고, 피복재(2)의 소재를 아라미드 섬유(예를 들어 케브라(등록상표) 등)로 하는 조합을 예시할 수 있다. 이 조합에 의하면, 내압력성이 향상한다는 점에서 우수한 것이 된다.

도2는 본 발명에 따른 패킹 재료의 제조방법을 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 패킹 재료는, 도시한 바와 같이, 보빈에 감긴 중심재(1)와 피복재(2)를 동시에 연속적으로 감아내면서, 중심재(1)를 중심으로 하고 그 주위를 피복하도록 피복재(2)를 통 형상으로 짬으로써, 편사(3)로 형성된다. 형성된 편사(3)는 별도의 보빈에 연속적으로 감긴다.

본 발명에 따른 글랜드 패킹은, 상기한 패킹 재료를 편조하고, 그 편조체를 소정 형상으로 가압 성형함으로써 얻어진다.

보다 구체적으로는, 상기한 패킹 재료를 편조함으로써, 환편(丸編) 끈, 사각편(角編) 끈, 환각(丸角)복합편 끈 등의 짠 끈(knit braid)이나, 둥근 꼰 끈(round cord), 사각 꼰 끈(square cord) 등의 꼰 끈(braided cord) 등의 형태를 이루는 끈을 구성할 수 있다. 그 외, 주머니형 끈이나 고착 끈 등의 형태를 이루는 끈을 구성할 수도 있다. 또한, 꼰 끈은, 4꼬기, 8꼬기, 16꼬기, 18꼬기, 24꼬기, 32꼬기 등, 임의의 꼬기 방법이 가능하다.

도3(a)～(c)는, 본 발명에 따른 패킹 재료를 편조함으로써 얻어지는 끈(4)의 일례를 나타낸 도면이다.

도3(a)는 심재(芯材)(6)의 주위를 편사(3)로 피복한 (단면이) 둥글게 짠 끈이다. 심재(6)로는, 금속섬유, 아라미드 섬유, 유리섬유, PTFE섬유, 탄소섬유, 탄화섬유, 세라믹 섬유 등의 고강도 섬유가 적절히 사용된다. 도3(b)는 편사(3)를 사각뜨기한 사각편 끈이다. 도3(c)는 편사(3)를 꼰 끈을 심재로 하고, 그 주위를 사각형으로 짠 편사(3)로 피복한 환각복합편 끈이다.

본 발명에 따른 글랜드 패킹(5)은, 상기한 끈(4)을 가압 성형하여 얻어지는 것이고, 예를 들어 도4에 나타낸 바와 같이 링 형상으로 형성된다.

이와 같은 글랜드 패킹(5)은, 스터핑 박스 내에 채워 넣어지고, 예를 들어 유체 기기의 축밀봉을 위해 사용할 수 있다.

이 글랜드 패킹(5)은, 고무재료로 이루어지는 중심재(1)와, 이 중심재(1)의 바깥면을 피복하도록 통 형상으로 짜여진 피복재로 구성된 편사(3)로 구성되어 있는 것이기 때문에, 낮은 조임 면압으로 높은 실링성을 얻을 수 있음과 동시에, 사용 시에 유지관리의 수고를 덜 수 있고, 높은 실링성을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있는 글랜드 패킹이 된다.

[실시예]

이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 나타냄으로써, 본 발명의 효과를 보다 명확화한다. 다만, 본 발명은 이하의 실시예에 전혀 한정되는 것이 아니다.

(A) 시료

(A-1) 실시예 시료

중심재(1)와, 이 중심재(1)의 바깥면을 피복하도록 통 형상으로 짜여진 피복재(2)로 구성된 편사(도1 참조)를 사용하고, 이 편사를 편조하여 도5(a)에 나타낸 바와 같은 끈(4)으로 하고, 이 끈(4)을 가압 성형함으로써, 도4에 나타낸 바와 같은 글랜드 패킹(5)(내경: Φ60 mm, 외경: Φ82 mm, 두께: 11 mm)을 제작하였다.

중심재(1)로는 불소고무(바이톤(Viton)(등록상표))의 둥근 끈을 사용하고, 피복재(2)로는 2000 데니어의 아라미드 섬유(케브라(등록상표))의 실을 사용하였다.

(A-2) 비교예 시료

탄화섬유로만 이루어지는 편사를 사용하고, 이 편사를 편조하여 도5(b)에 나타낸 것과 같은 끈(4)으로 하고, 이 끈(4)을 가압 성형함으로써, 실시예와 같은 형상의 글랜드 패킹을 제작하였다.

(B) 압축복원률의 측정

앰슬러식 시험기(마루타니시공 주식회사 제조)를 사용하여, 실시예 시료 및 비교예 시료의 글랜드 패킹(5)에 위쪽에서 압력(2.0 kgf/㎠)을 가한(도6 화살표 참조) 후, 압력을 제거함으로써, 압축복원률을 측정하였다.

실시예 시료와 비교예 시료에 대해서 3개씩 시험하고, 각 시료에 대하여 압축복원률의 평균값을 산출하였다.

실시예 시료, 비교예 시료 모두 시험 전의 단면 형상은 세로(두께) 11 mm×가로(폭) 11 mm의 정방형이었지만, 시험 후(압축?복원 후)의 두께는 실시예 시료가 2.8 mm(복원률: 약 25%), 비교예 시료가 0.7 mm(복원률: 약 6%)였다.

시험 결과로부터, 실시예 시료, 즉 본 발명에 따른 패킹 재료로 이루어지는 글랜드 패킹은, 종래의 것에 비해, 압축복원률이 현격하게 우수함이 확인되었다.

이로부터, 본 발명에 따른 패킹 재료로 이루어지는 글랜드 패킹은, 작은 조임 압력으로 높은 실링성을 유지할 수 있는 우수한 효과를 얻을 수 있다고 할 수 있다.

그래서, 반복 개폐를 하는 맨홀 등의 실링에 최적이고, 유체의 종류에 상관없이 높은 실링성을 확보할 수 있으며, 하나의 패킹만으로 높은 실링성을 얻을 수 있기 때문에 경제적이고, 다양한 크기(예를 들어 Φ3～100 mm 또는 □3～100 mm)의 것을 제작할 수 있는, 등의 다양한 이점이 있다.

본 발명은, 예를 들어 펌프(회전 또는 왕복), 밸브, 열교환기, 탱크로리(맨홀), 케미컬탱커(해치 커버) 등의 다양한 용도에서, 글랜드 패킹 또는 개스킷의 재료로서 적절하게 이용할 수 있다.

1: 중심재(中芯材) 2: 피복재
3: 편사(編絲)(패킹 재료) 4: 끈
5: 글랜드 패킹

Claims (5)

1. 중심재, 및 상기 중심재의 바깥면을 피복하도록 통 형상으로 짜여진 피복재로 구성된 편사로 이루어지고, 상기 중심재는 고무재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 패킹 재료.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 고무재료가 불소고무로 이루어지는 것을 특징으로 하는 패킹 재료.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 고무재료가 실리콘 고무로 이루어지는 것을 특징으로 하는 패킹 재료.
   
4. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서, 상기 피복재가 아라미드 섬유, 탄화섬유, 탄소섬유, PTFE섬유, 페놀수지 섬유, 폴리이미드 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리파라페닐렌벤즈옥사졸(PBO) 섬유로부터 선택되는 섬유, 또는 이들 섬유의 복합재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 패킹 재료.
   
5. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 기재된 패킹 재료를 편조하고, 그 편조체를 소정 형상으로 가압 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 글랜드 패킹.

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