KR101687738B1 - 구띠형 시일체 - Google Patents

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Abstract

배기관 조인트에 이용되는 구띠형 시일체(35)는 원통 내면(29), 부분 볼록구면형 면(30)과 부분 볼록구면형 면(30)의 대직경측 및 소직경측의 환상 단면(31 및 32)에 의해 규정된 구띠형 베이스체(33)와, 구띠형 베이스체(33)의 부분 볼록구면형 면(30)에 일체적으로 형성된 외층(34)을 구비하고 있다.

Description

구띠형 시일체{Spherical annular seal member}
본 발명은 자동차 배기관의 구면관 조인트에 사용되는 구띠형 시일체에 관한 것이다.
자동차용 엔진의 배기 가스는 배기관을 거쳐 대기 중에 방출되는데, 이 배기관은 엔진의 롤 거동 및 진동 등에 의해 반복 응력을 받는 결과 배기관의 피로 파괴를 초래할 우려가 있고, 또한 엔진의 진동이 배기관을 공진시켜 차실 내의 정숙성을 악화시키는 경우도 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 배기관의 필요한 개소에 배기관 조인트를 배치하여 응력을 흡수시키는 등의 수단이 강구되고 있다.
배기관 조인트에 이용되는 구띠형 시일체로서는, 예를 들어 원통 내면, 부분 볼록구면형 면과 부분 볼록구면형 면의 대직경측 및 소직경측의 환상(環狀) 단면에 의해 규정된 구띠형 베이스체와, 이 구띠형 베이스체의 부분 볼록구면형 면에 일체적으로 형성된 외층을 구비하고 있는 것이 특허문헌 1에서 제안되어 있다.
특허문헌 1: 국제공개 제2009/072295호
그런데, 이러한 구띠형 시일체를 연직 방향 또는 경사 하방으로 연장된 배기관의 단부에 배치하는 경우에, 그 구띠형 시일체의 원통 내면과 배기관 단부의 외주면 사이의 클리어런스(끼워맞춤 간극)가 크면 작업시에 구띠형 시일체가 배기관으로부터 탈락하여 낙하할 우려가 있어 조립 작업성이 나쁘고, 이러한 탈락, 낙하를 방지하기 위해 클리어런스가 작으면 제조 오차 등에 의해 배기관의 단부에 구띠형 시일체의 배치가 어려워지므로, 어느 쪽이든 조립 작업성 향상이 요구되고 있다.
본 발명은 상기 여러 가지 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 연직 방향 또는 경사 하방으로 연장된 배기관의 단부로부터 낙하할 우려를 없앨 수 있어 조립 작업성을 향상시킬 수 있는 구띠형 시일체를 제공하는 것에 있다.
배기관 조인트에 이용되는 본 발명의 구띠형 시일체는, 원통 내면, 부분 볼록구면형 면과 부분 볼록구면형 면의 대직경측 및 소직경측의 환상 단면에 의해 규정된 구띠형 베이스체와, 이 구띠형 베이스체의 부분 볼록구면형 면에 일체적으로 형성된 외층을 구비하고 있고, 원통 내면에는 그 원통 내면에 의해 규정된 관통공에 삽입되는 배기관에 의해 삭제 가능한 팽창 흑연으로 이루어짐과 동시에 대직경측의 환상 단면과 소직경측의 환상 단면 사이에서 원주 방향으로 서로 간격을 두고 축방향으로 연장된 적어도 3개의 돌출부가 그 원통 내면으로부터 축심 방향으로 돌출되어 일체적으로 마련되어 있다.
본 발명의 구띠형 시일체에 의하면, 특히 원통 내면에는 그 원통 내면에 의해 규정된 관통공에 삽입되는 배기관에 의해 삭제 가능한 팽창 흑연으로 이루어짐과 동시에 대직경측의 환상 단면과 소직경측의 환상 단면 사이에서 원주 방향으로 서로 간격을 두고 축방향으로 연장된 적어도 3개의 돌출부가 그 원통 내면으로부터 축심 방향으로 돌출되어 일체적으로 마련되어 있기 때문에, 그 돌출부를 통해 원통 내면에서 배기관 일단부의 외주면에 밀접하게 접촉시킬 수 있고, 이에 의해 배기관으로부터 낙하할 우려를 없앨 수 있어 조립 작업성을 향상시킬 수 있는 데다가, 배기관의 외주면과 원통 내면의 사이를 통하는 배기 가스의 누출 위험을 최대한 저감할 수 있다.
본 발명의 구띠형 시일체에서는, 대직경측의 환상 단면은, 원환상의 대직경 테두리에서 부분 볼록구면형 면의 대직경측 원환상 끝테두리에 연접하고 있음과 동시에 원환상의 소직경 테두리에서 원통 내면의 축방향의 원환상의 일단 테두리에 연접한 원환상 평탄 단면으로 이루어져 있어도 되고, 원환상의 대직경 테두리에서 부분 볼록구면형 면의 대직경측 원환상 끝테두리에 연접한 원환상 평탄 단면부와, 이 원환상 평탄 단면부의 원환상의 소직경 테두리에 대직경 테두리에서 연접하고 있음과 동시에 소직경 테두리에서 원통 내면의 축방향의 원환상의 일단 테두리에 연접한 원환상의 오목형 단면부를 구비하고 있어도 되고, 또한 원환상의 대직경 테두리에서 부분 볼록구면형 면의 대직경측 원환상 끝테두리에 연접하고 있는 원환상의 제1 오목형 단면부와, 이 제1 오목형 단면부의 원환상의 소직경 테두리에 원환상의 대직경 테두리에서 연접한 원환상 평탄 단면부와, 이 원환상 평탄 단면부의 원환상의 소직경 테두리에 대직경 테두리에서 연접하고 있음과 동시에 소직경 테두리에서 원통 내면의 축방향의 원환상의 일단 테두리에 연접한 원환상의 제2 오목형 단면부를 구비하고 있어도 되고, 원통 내면의 축방향의 원환상의 일단 테두리에 연접한 원환상의 오목형 단면부는 원통 내면에 의해 규정된 관통공에의 배기관 일단부의 삽입시에, 배기관의 일단부에 대한 구띠형 시일체의 위치 결정 안내부가 되어 그 배기관 일단부의 관통공에의 삽입 작업성을 향상시킨다. 이러한 경우에, 돌출부는 원통 내면의 축방향의 일단 테두리와 그 타단 테두리의 사이에서 축방향으로 연장되어 있어도 된다.
본 발명의 구띠형 시일체에서는, 돌출부는 원통 내면의 축방향의 일단 테두리와 그 타단 테두리 중의 적어도 한쪽까지 연장되어 있어도 되고, 원통 내면의 축방향의 일단 테두리와 그 타단 테두리 중의 적어도 한쪽의 바로 앞에서 종단되어 있어도 되고, 또한 원통 내면의 축방향의 일단 테두리와 그 타단 테두리 중의 한쪽의 바로 앞에서 종단되어 있음과 동시에 원통 내면의 축방향의 일단 테두리와 그 타단 테두리 중의 다른 쪽까지 연장되어 있어도 되고, 바람직한 예에서는 원통 내면의 축방향의 일단 테두리에서 종단되어 있음과 동시에 원통 내면의 축방향의 타단 테두리의 바로 앞까지 연장되어 있다.
본 발명의 구띠형 시일체에서는, 돌출부는 축방향에 있어서 연속적으로 또는 단속(斷續)적으로 연장되어 있어도 되고, 또한 축방향에 있어서 평행하게 직선형상으로, 축방향에 대해 경사져 나선형으로 또는 축방향에 있어서 파선(波線)형으로 연장되어 있어도 된다.
상술한 적어도 3개의 돌출부는 원주 방향에 있어서 서로 등간격을 두고 배치되어 있어도 되고, 돌출부는 축방향에 직교하는 단면에 있어서 둥그스름한 삼각형 혹은 사다리꼴 또는 반원형의 형상을 갖고 있으면 좋고, 바람직하게는 반원형의 형상을 갖고 있으며, 이들 돌출부는 축방향에 직교하는 방향에 있어서 바람직한 예에서는 1mm 이하, 보다 바람직한 예에서는 0.5mm 이하의 높이를 가지고 있다.
상술한 원통 내면은, 삽입된 배기관의 원통 외면과의 사이에 끼워맞춤 간극 이상의 간극이 발생하지 않도록 그 원통 외면의 외경에 대한 내경을 가지고 있어도 된다.
본 발명의 구띠형 시일체에서는, 구띠형 베이스체는 금속망으로 이루어지는 보강재와, 이 보강재의 금속망의 그물코를 충전하면서 이 보강재와 혼재 일체화되어 있음과 동시에 압축된 팽창 흑연을 포함하는 내열재를 구비하고 있고, 외층은 팽창 흑연을 포함하는 내열재와, 적어도 육방정 질화 붕소 및 알루미나 수화물을 포함하는 윤활 조성물로 이루어지는 고체 윤활제와, 금속망으로 이루어지는 보강재가 압축되어 보강재의 그물코에 고체 윤활제 및 내열재가 충전되어 그 고체 윤활제 및 내열재와 보강재가 혼재 일체화되어 이루어지며, 그 외층의 외표면은 보강재로 이루어지는 면과 고체 윤활제로 이루어지는 면이 혼재한 평활한 면 또는 고체 윤활제로 이루어지는 평활한 면에 형성되어 있어도 된다. 이러한 구띠형 시일체에 의하면, 고체 윤활제의 외표면으로부터의 탈락을 회피할 수 있고, 결과적으로 상대재와는 고체 윤활제와 보강재가 혼재한 평활한 면 또는 고체 윤활제로 이루어지는 평활한 면에서 슬라이딩하므로 마찰 이상음 발생을 최대한 방지할 수 있고, 특히 고체 윤활제와 보강재가 혼재한 평활한 면에 형성되어 있으면, 상대재에 옮겨붙은 고체 윤활제 및 내열재를 보강재로 적절히 긁어낼 수 있기 때문에, 보다 효과적으로 마찰 이상음 발생을 방지할 수 있다. 상기 고체 윤활제에 있어서, 육방정 질화 붕소는 특히 고온 영역에서 뛰어난 윤활성을 발휘하는 것이다. 또한, 성분 중의 알루미나 수화물은 그 자체는 윤활성을 나타내는 것이 아니지만, 고체 윤활제의 내열재 표면에의 피착성을 개선하여 강고한 피착층 형성에 효과를 발휘함과 동시에 육방정 질화 붕소의 판상 결정의 층간 미끄럼을 조장하여 육방정 질화 붕소의 윤활성을 이끌어내는 역할을 발휘한다.
상술한 윤활 조성물에는 사불화 에틸렌 수지가 함유되어 있어도 된다. 사불화 에틸렌 수지는 그 자신이 저마찰성을 가지는 것으로, 윤활 조성물에 함유됨으로써 윤활 조성물의 저마찰성을 향상시키고 윤활 조성물로 이루어지는 고체 윤활제에 저마찰성을 부여하여 상대재와의 마찰시에 스틱슬립(부착-미끄럼)을 일으키지 않고 마찰 이상음 발생을 최대한 회피할 수 있다. 또한, 윤활 조성물에 압축 성형시의 전연성(展延性)을 높이는 작용을 부여하여 결과적으로 얇은 피착층의 형성을 가능하게 한다.
알루미나 수화물은 조성식 Al2O3·nH2O(조성식 중에서 0<n<3)로 나타나는 화합물이다. 이 조성식에 있어서, n은 통상 0(제로) 초과 3 미만의 수, 바람직하게는 0.5~2, 더욱 바람직하게는 0.7~1.5 정도이다. 알루미나 수화물로서는 예를 들어 베마이트(Al2O3·H2O)나 다이어스포어(Al2O3·H2O) 등의 알루미나 일수화물(수산화 산화 알루미늄), 깁사이트(Al2O3·3H2O)나 바이어라이트(Al2O3·3H2O) 등의 알루미나 삼수화물, 의사 베마이트 등을 들 수 있고, 이들 중 적어도 하나가 사용되기 적합하다.
본 발명의 구띠형 시일체에 있어서, 구띠형 베이스체 및 외층에는 금속망으로 이루어지는 보강재가 40~65중량%, 팽창 흑연을 포함하는 내열재 및 고체 윤활제가 35~60중량%의 비율로 함유되어 있고, 구띠형 베이스체 및 외층에서의 내열재 및 고체 윤활제가 1.20~2.00Mg/㎥의 밀도를 가지고 있는 것이 바람직하며, 또한 외층에는 금속망으로 이루어지는 보강재가 60~75중량%, 팽창 흑연을 포함하는 내열재 및 고체 윤활제가 25~40중량%의 비율로 함유되어 있는 것이 바람직하다.
구띠형 베이스체 및 외층에 보강재가 65중량%보다 많고 내열재가 35중량%보다 적은 비율로 함유되어 있으면, 보강재 주위에 생기는 다수의 미소 통로(간극)에 대한 내열재에 의한 봉지(封止; 충전)가 완전히 이루어지지 않게 되는 결과 배기 가스의 초기 누설을 야기하고, 설령 미소 통로에 대한 봉지가 우연히 완전히 이루어졌다고 해도 고온 하에서의 내열재의 산화 소모 등에 의해 이러한 봉지가 조기에 소실되어 조기의 배기 가스 누설이 발생하는 반면, 보강재가 40중량%보다 적고 내열재가 60중량%보다 많이 함유되어 있으면, 외층 및 외층 근방에서 보강재가 매우 적어져 외층 및 외층 근방에서의 내열재에 대한 보강이 바람직하게 되지 않아 내열재의 박리(탈락)가 현저하게 발생하는 데다가 보강재에 의한 보강 효과를 기대하기 어려워진다.
또한, 구띠형 베이스체 및 외층에서의 내열재 및 고체 윤활제에서는, 내열재가 1.20Mg/㎥보다 작은 밀도이면 장기간 사용시에 배기 가스의 누설을 야기하는 반면, 내열재가 2.00Mg/㎥보다 큰 밀도이면 상대재와의 마찰시에 때때로 마찰 이상음을 발생하기 쉬워진다.
본 발명의 구띠형 시일체에 있어서, 외층은 보강재로 이루어지는 면과 고체 윤활제로 이루어지는 면이 혼재한 노출면에 의해 구성된 외표면을 가지고 있기 때문에, 외층의 외표면과 접촉(슬라이딩)하는 상대재와의 한층 더 원활한 슬라이딩을 확보할 수 있고, 또한 외표면에서의 고체 윤활제로 이루어지는 면을 보강재로 이루어지는 면으로 보유지지할 수 있는 데다가, 외층의 외표면으로부터 고체 윤활제의 상대재 표면에의 옮겨붙음과 상대재 표면에 옮겨붙은 과도한 고체 윤활제의 긁어내기를 적절히 행할 수 있는 결과 장기간에 걸친 원활한 슬라이딩을 확보할 수 있고, 상대재와의 슬라이딩시에 마찰 이상음 발생이 없는 것이 된다.
본 발명의 구띠형 시일체에 있어서, 내열재는 산화 억제제로서의 오산화인 0.05~5.0중량% 및 인산염 1.0~16.0중량% 중 적어도 한쪽과 팽창 흑연을 포함하고 있어도 된다.
산화 억제제로서의 오산화인 및 인산염 중 적어도 한쪽과 팽창 흑연을 포함하는 내열재는, 구띠형 시일체 자체의 내열성 및 내산화 소모성을 향상시킬 수 있어 구띠형 시일체의 고온 영역에서의 사용을 가능하게 하는 것이다.
본 발명에 의하면, 배기관으로부터 낙하할 우려를 없앨 수 있어 조립 작업성을 향상시킬 수 있는 구띠형 시일체를 제공할 수 있다.
도 1의 (a) 및 (b)는, 본 발명의 실시형태의 예의 설명도이다.
도 2는, 도 1에 도시된 구띠형 시일체의 일부 확대 설명도이다.
도 3은, 도 1에 도시된 예의 사용 설명도이다.
도 4의 (a) 및 (b)는, 본 발명의 실시형태의 다른 예의 설명도이다.
도 5는, 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에서의 보강재 형성 방법의 설명도이다.
도 6은, 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에서의 내열재의 사시도이다.
도 7은, 보강재의 금속망의 그물코를 나타내는 평면도이다.
도 8은, 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에서의 중합체의 사시도이다.
도 9는, 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에서의 통형 모재의 평면도이다.
도 10은, 도 9에 도시된 통형 모재의 종단면도이다.
도 11은, 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에서의 내열재의 사시도이다.
도 12는, 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에서의 고체 윤활제의 피복층을 구비한 내열재의 단면도이다.
도 13은, 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에서의 외층 형성 부재의 제1 형성 방법의 설명도이다.
도 14는, 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에서의 외층 형성 부재의 제1 형성 방법의 설명도이다.
도 15는, 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에서의 제1 형성 방법으로 얻어진 외층 형성 부재의 종단면도이다.
도 16은, 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에서의 외층 형성 부재의 제2 형성 방법의 설명도이다.
도 17은, 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에서의 외층 형성 부재의 제2 형성 방법의 설명도이다.
도 18은, 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에서의 예비 원통 성형체의 평면도이다.
도 19는, 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에서의 금형 중에 예비 원통 성형체를 삽입한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 20은, 본 발명의 구띠형 시일체를 조립한 배기관 구면 조인트의 종단면도이다.
다음에, 본 발명의 실시형태를 도면에 나타내는 바람직한 예에 기초하여 더욱 상세하게 설명한다. 또, 본 발명은 이들 예에 전혀 한정되지 않는 것이다.
도 1 및 도 2에서, 본 예의 배기관 조인트에 이용되는 구띠형 시일체(35)는 원통 내면(29), 부분 볼록구면형 면(30)과 부분 볼록구면형 면(30)의 대직경측 및 소직경측의 환상 단면(31 및 32)에 의해 규정된 구띠형 베이스체(33)와, 구띠형 베이스체(33)의 부분 볼록구면형 면(30)에 일체적으로 형성된 외층(34)을 구비하고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 원통 내면(29)에 의해 규정되는 관통공(28)에 삽입된 상류측 배기관(100)의 원통 외면(46)과의 사이에 끼워맞춤 간극 이상의 간극이 발생하지 않도록, 원통 외면(46)의 외경에 대한 내경을 가지고 있는 원통 내면(29)에는, 삽입되는 상류측 배기관(100)에 의해 삭제 가능한 팽창 흑연으로 이루어짐과 동시에 대직경측의 환상 단면(31)과 소직경측의 환상 단면(32) 사이에서 원주 방향(R)으로 서로 등간격을 가지고 축방향(X)과 평행하게 직선형으로 또한 연속적으로 연장된 3개의 돌출부(41, 42 및 43)가 원통 내면(29)으로부터 축심 방향으로 돌출되어 일체적으로 마련되어 있다. 원통 내면(29)의 축방향(X)의 타단 테두리(59)의 바로 앞에서 종단(44)되어 있는 돌출부(41, 42 및 43)는 팽창 흑연으로만 이루어져 있어도 된다.
환상 단면(31)은, 본 예에서는 원환상의 대직경 테두리(51)에서 부분 볼록구면형 면(30)의 대직경측 원환상 끝테두리(52)에 연접한 원환상 평탄 단면부(53)와, 원환상 평탄 단면부(53)의 원환상의 소직경 테두리(54)에 대직경 테두리(55)에서 연접하고 있음과 동시에 소직경 테두리(56)에서 원통 내면(29)의 축방향(X)의 원환상의 일단 테두리(57)에 연접한 원환상의 오목형 단면부(58)를 구비하고 있다.
구띠형 시일체(35)는, 상술한 원환상 평탄 단면부(53) 및 오목형 단면부(58)를 구비한 환상 단면(31) 대신에, 예를 들어 원환상의 대직경 테두리(51)에서 부분 볼록구면형 면(30)의 대직경측 원환상 끝테두리(52)에 연접하고 있음과 동시에 원환상의 소직경 테두리(54)에서 원통 내면(29)의 축방향(X)의 원환상의 일단 테두리(57)에 연접한 원환상 평탄 단면으로 이루어져 있어도 된다.
축방향(X)에 대해 직교하는 단면에서 반원형의 형상을 가진 돌출부(41, 42 및 43)는, 원통 내면(29)의 축방향(X)의 일단 테두리(57)와 그 타단 테두리(59)의 사이에서 축방향(X)으로 연장되어 있다. 돌출부(41, 42 및 43)는, 원통 내면(29)의 축방향(X)의 타단 테두리(59)의 바로 앞에서 종단되어 있음과 동시에 원통 내면(29)의 축방향(X)의 일단 테두리(57)까지 연장되어 있지만, 그 대신에 예를 들어 일단 테두리(57) 및 타단 테두리(59) 각각까지 연장되어 있어도 되고, 또한 일단 테두리(57)의 바로 앞 및 타단 테두리(59)의 바로 앞에서 종단되어 있어도 된다.
돌출부(41 및 42)의 돌출단(45)과 축심(O)을 연결하는 선으로 형성되는 중심각(θ), 돌출부(42 및 43)의 돌출단(45)과 축심(O)을 연결하는 선으로 형성되는 중심각(θ) 및 돌출부(43 및 41)의 돌출단(45)과 축심(O)을 연결하는 선으로 형성되는 중심각(θ)은 각각 서로 동일한 각도이다.
구띠형 시일체(35)가 상류측 배기관(100)에 장착될 때에는, 관통공(28)에는 상류측 배기관(100)이 삽입되고, 돌출단(45)을 포함하는 돌출부(41, 42 및 43) 각각은 상류측 배기관(100)에 의해 삭제되게 된다. 이 결과, 상류측 배기관(100)의 원통 외면(46)에 접촉하는 원통 내면(29) 중에서 특히 돌출부(41, 42 및 43)에서 상류측 배기관(100)의 원통 외면(46)에 특히 밀접하게 접촉하므로, 구띠형 시일체(35)가 상류측 배기관(100)으로부터 낙하할 우려를 없앨 수 있어 조립 작업성을 향상시킬 수 있다.
구띠형 시일체(35)는, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 축방향(X)과 평행하게 직선형으로 또한 연속적으로 연장된 돌출부(41, 42 및 43)를 가지고 있지만, 그 대신에 예를 들어 축방향(X)과 평행하게 직선형으로 또한 단속적으로 연장된 돌출부를 가지고 있어도 되고, 또한 축방향(X)에 있어서 축방향(X)에 대해 경사져 나선형으로 또는 축방향에 있어서 파선형으로 또한 연속적으로 또는 단속적으로 연장된 돌출부를 가지고 있어도 된다. 또한, 구띠형 시일체(35)는, 본 예에서는 3개의 돌출부(41, 42 및 43)를 가지고 있지만, 그 대신에 원주 방향(R)에 있어서 서로 등간격을 가지고 배치된 3개 이상의 돌출부를 가지고 있어도 된다. 나아가 구띠형 시일체(35)는, 상술한 구성 대신에 또는 추가로 도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 소직경 테두리(61)에서 대직경 테두리(51)에 연접하고 있음과 동시에 대직경 테두리(62)에서 부분 볼록구면형 면(30)의 원환상 끝테두리(52)에 연접한 원환상의 오목형 단면부(63)를 구비하고 있어도 된다. 이러한 경우, 원환상 평탄 단면부(53)의 소직경 테두리(54)는 원통 내면(29)의 일단 테두리(57)에 오목형 단면부(58)를 통해 또는 직접 연접되도록 되어 있어도 된다.
이하, 구띠형 시일체(35)에서의 구성 재료 및 구띠형 시일체(35)의 제조 방법에 대해 설명한다.
<내열 시트재 I에 대해>
농도 98%의 진한 황산을 교반하면서 산화제로서 과산화수소의 60% 수용액을 가하여 이를 반응액으로 한다. 이 반응액을 냉각하여 10℃의 온도로 유지하고, 그 반응액에 입도 30~80메쉬의 인편상 천연 흑연 분말을 첨가하여 30분간 반응을 행한다. 반응 후 흡인 여과한 산처리 흑연 분말을 분리하고, 그 산처리 흑연 분말을 물로 10분간 교반하여 흡인 여과하는 세정 작업을 2회 반복하여 산처리 흑연 분말로부터 황산분을 충분히 제거한다. 다음에, 황산분을 충분히 제거한 산처리 흑연 분말을 110℃의 온도로 유지한 건조로에서 3시간 건조하고, 이를 산처리 흑연 분말로 한다.
상기 산처리 흑연 분말을 950~1200℃의 온도로 1~10초간 가열(팽창) 처리하여 분해 가스를 발생시키고, 그 가스압에 의해 흑연층 사이를 확장하여 팽창시킨 팽창 흑연 입자(팽창 배율 240~300배)를 형성한다. 이 팽창 흑연 입자를 원하는 롤 간극으로 조정한 쌍롤러 장치에 공급하여 롤 성형하여 원하는 두께의 팽창 흑연 시트를 제작하고, 이 팽창 흑연 시트를 내열 시트재 I로 한다.
<내열 시트재 II 및 III에 대해>
상기 산처리 흑연 분말을 교반하면서 그 산처리 흑연 분말에 인산으로서 농도 84%의 오르토인산 수용액 및 인산염으로서 농도 50%의 제1 인산 알루미늄 수용액 중 적어도 한쪽을 메탄올로 희석한 용액을 분무형상으로 배합하고 균일하게 교반하여 습윤성을 가지는 혼합물을 제작한다. 이 습윤성을 가지는 혼합물을 120℃의 온도로 유지한 건조로에서 2시간 건조한다. 다음에, 이를 950~1200℃의 온도로 1~10초간 가열(팽창) 처리하여 분해 가스를 발생시키고, 그 가스압에 의해 흑연층 사이를 확장하여 팽창시킨 팽창 흑연 입자(팽창 배율 240~300배)를 형성한다. 이 팽창 처리 공정에 있어서, 성분 중의 오르토인산은 탈수 반응을 일으켜 오산화인을 생성하고, 제1 인산 알루미늄은 구조식 중의 물이 이탈한다. 이 팽창 흑연 입자를 원하는 롤 간극으로 조정한 쌍롤러 장치에 공급하여 롤 성형하여 원하는 두께의 팽창 흑연 시트를 제작하고, 이 팽창 흑연 시트를 내열 시트재 II 및 III로 한다.
이와 같이 하여 제작된 내열 시트재 II에는 오산화인 혹은 제1 인산 알루미늄이 함유되어 있고, 내열 시트재 III에는 오산화인과 제1 인산 알루미늄이 함유되어 있다. 이 인산 및 인산염 중 적어도 하나를 함유한 팽창 흑연은 팽창 흑연 자체의 내열성이 향상됨과 동시에 산화 억제 작용이 부여되기 때문에, 예를 들어 500℃ 내지 500℃를 넘는 고온 영역에서의 사용을 가능하게 한다.
여기서, 사용 가능한 인산으로서는 오르토인산 외에 메타인산, 폴리인산, 폴리메타인산 등을 들 수 있고, 인산염으로서는 제1 인산 알루미늄 외에 제1 인산 리튬, 제2 인산 리튬, 제1 인산 칼슘, 제2 인산 칼슘, 제2 인산 알루미늄 등을 들 수 있다.
내열 시트재는, 밀도가 1.0~1.15Mg/㎥ 정도이고 두께는 0.3~0.6mm 정도인 시트재가 사용되기 적합하다.
<보강재에 대해>
보강재는 철계로서 오스테나이트계 SUS304, SUS310S, SUS316, 페라이트계 SUS430 등의 스테인레스 강선 혹은 철선(JISG3532) 혹은 아연 도금 철선(JISG3547) 또는 구리계로서 구리-니켈 합금(백동)선, 구리-니켈-아연 합금(양은)선, 황동선, 베릴륨 동선으로 이루어지는 금속 세선(細線)을 1개 또는 2개 이상 사용하여 짜거나 엮거나 하여 형성된 금속망이 사용된다.
금속망을 형성하는 금속 세선에 있어서, 선직경은 0.28~3.2mm 정도의 것이 사용되고, 그 선직경의 금속 세선으로 형성된 구띠형 베이스체의 금속망의 그물코의 폭(편조 금속망을 나타내는 도 7 참조)은 세로 4~6mm, 가로 3~5mm 정도의 것이 사용되기 적합하고, 외층용 금속망의 그물코의 폭(도 7 참조)은 세로 2.5~3.5mm, 가로 1.5~5mm 정도의 것이 사용되기 적합하다.
<고체 윤활제에 대해>
고체 윤활제는, 본 예에서는 육방정 질화 붕소(이하, 「h-BN」이라고 약칭함) 70~85중량%와 산화 붕소 0.1~10중량%와 알루미나 수화물 5~20중량%를 포함하는 윤활 조성물 또는 그 윤활 조성물 100중량부에 대해 사불화 에틸렌 수지(이하, 「PTFE」라고 약칭함) 분말을 200중량부 이하, 바람직하게는 50~150중량부의 비율로 함유하는 윤활 조성물로 이루어지는 것이다.
상술한 고체 윤활제에는, 육방정 질화 붕소에 함유됨으로써 그 질화 붕소가 가지는 윤활성을 이끌어내고, 특히 고온 영역에서의 마찰 저하에 기여하는 산화 붕소가 포함되어 있지만, 이 고체 윤활제는 예를 들어 이를 포함하지 않고 구성되어도 되며, 이러한 경우에서도 성분 중의 알루미나 수화물은 고체 윤활제의 내열재 표면에의 피착성을 개선하여 강고한 피착층 형성에 효과를 발휘함과 동시에 육방정 질화 붕소의 판상 결정의 층간 미끄럼을 조장하여 육방정 질화 붕소의 윤활성을 이끌어내는 역할을 발휘한다.
이 고체 윤활제는, 제조 과정에서는 분산매로서의 산을 함유하는 물에 알루미나 수화물 입자를 분산 함유한 수소 이온 농도(pH)가 2~3을 나타내는 알루미나 졸에 h-BN 분말 및 산화 붕소 분말을 분산 함유한 수성 디스퍼전으로서, h-BN 분말 70~85중량%와 산화 붕소 0.1~10중량% 및 알루미나 수화물 5~20중량%를 포함하는 윤활 조성물을 고형분으로서 30~50중량% 분산 함유한 수성 디스퍼전의 형태로 사용된다. 또한, 수성 디스퍼전은 h-BN 70~85중량%, 산화 붕소 0.1~10중량% 및 알루미나 수화물 5~20중량%를 포함하는 윤활 조성물에 그 윤활 조성물 100중량부에 대해 200중량부 이하, 바람직하게는 50~150중량부의 비율로 PTFE를 분산 함유하는 윤활 조성물을 고형분으로서 30~50중량% 분산 함유한 수성 디스퍼전이어도 된다. 수성 디스퍼전을 형성하는 h-BN, 산화 붕소 및 PTFE는 가급적으로 미분말(薇粉末)인 것이 바람직하고, 이들은 평균 입경 10μm 이하, 더욱 바람직하게는 0.5μm 이하의 미분말이 사용되기 적합하다.
수성 디스퍼전에서의 알루미나 졸의 분산매로서의 물에 함유되는 산은, 알루미나 졸을 안정화시키기 위한 해교제로서 작용하는 것이다. 그리고, 산으로서는 염산, 질산, 황산, 아미드 황산 등의 무기산을 들 수 있지만, 특히 질산이 바람직하다.
수성 디스퍼전에서의 알루미나 졸을 형성하는 알루미나 수화물로서는, 조성식 Al2O3·nH2O(조성식 중에서 0<n<3)로 나타나는 화합물이다. 조성식에 있어서, n은 통상 0(제로) 초과 3 미만의 수, 바람직하게는 0.5~2, 더욱 바람직하게는 0.7~1.5 정도이다. 알루미나 수화물로서는 예를 들어 베마이트(Al2O3·H2O)나 다이어스포어(Al2O3·H2O) 등의 알루미나 일수화물(수산화 산화 알루미늄), 깁사이트(Al2O3·3H2O)나 바이어라이트(Al2O3·3H2O) 등의 알루미나 삼수화물, 의사 베마이트 등을 들 수 있다.
다음에, 상기한 구성 재료로 이루어지는 구띠형 시일체(35)의 제조 방법에 대해 도면에 기초하여 설명한다.
(제1 공정) 도 5에 도시된 바와 같이, 선직경 0.28~0.32mm의 금속 세선을 원통형으로 짜서 형성한 그물코의 폭이 세로 4~6mm, 가로 3~5mm 정도(도 7 참조)인 원통형 편조 금속망(1)을 롤러(2 및 3) 사이에 통과하여 소정의 폭(D)의 띠형 금속망(4)을 제작하고, 띠형 금속망(4)을 소정의 길이(L)로 절단한 보강재(5)를 준비한다.
(제2 공정) 도 6에 도시된 바와 같이, 보강재(5)의 폭(D)에 대해 1.10×D에서 2.10×D의 폭(d)을 가짐과 동시에 보강재(5)의 길이(L)에 대해 1.30×L에서 2.70×L의 길이(l)를 가지며, 밀도가 1~1.15Mg/㎥이고 두께가 0.3~0.6mm인 내열재(팽창 흑연 또는 인산 및 인산염 중 적어도 한쪽을 함유하는 팽창 흑연으로 이루어지는 시트)(6)를 준비한다.
(제3 공정) 구띠형 시일체(35)(도 1 참조)에 있어서, 부분 볼록구면형 면(30)(도 2 참조)의 축방향의 적어도 한쪽 끝테두리 측의 환상 단면인 대직경측의 환상 단면(31)에 전체적으로 내열재(6)가 노출하도록 하기 위해, 도 8에 도시된 바와 같이 부분 볼록구면형 면(30)의 대직경측의 환상 단면(31)이 되는 보강재(5)의 폭방향의 한쪽 끝테두리(7)로부터 최대로 0.1×D에서 0.8×D만큼 내열재(6)가 폭방향으로 비어져 나옴과 동시에 끝테두리(7)로부터의 내열재(6)의 폭방향으로의 돌출량(δ1)이 부분 볼록구면형 면(30)의 소직경측의 환상 단면(32)이 되는 보강재(5)의 폭방향의 다른 쪽 끝테두리(8)로부터의 돌출량(δ2)보다 많아지도록 함과 동시에 보강재(5)의 길이방향의 한쪽 끝테두리(9)로부터 최대로 0.3×L에서 1.7×L만큼 내열재(6)가 길이방향으로 비어져 나옴과 동시에 보강재(5)의 길이방향의 다른 쪽 끝테두리(10)와 그 끝테두리(10)에 대응하는 내열재(6)의 길이방향의 끝테두리(11)를 합치시켜 그 내열재(6)와 보강재(5)를 서로 겹쳐맞춘 중합체(12)를 얻는다.
(제4 공정) 중합체(12)를 도 9에 도시된 바와 같이 내열재(6)를 내측으로 하여 소용돌이 형상이며 내열재(6)가 1회 많아지도록 감아서 내주측 및 외주측 모두에 내열재(6)가 노출된 통형 모재(13)를 형성한다. 내열재(6)로서는, 통형 모재(13)에서의 내열재(6)의 감김 횟수가 보강재(5)의 감김 횟수보다 많아지도록 보강재(5)의 길이(L)에 대해 1.30×L에서 2.70×L의 길이(l)를 가진 것이 미리 준비된다. 통형 모재(13)에 있어서, 도 10에 도시된 바와 같이, 내열재(6)는 폭방향의 한쪽 끝테두리 측에서 보강재(5)의 한쪽 끝테두리(7)로부터 폭방향으로 δ1만큼 돌출되어 있고, 또한 내열재(6)의 폭방향의 다른 쪽 끝테두리 측에서 보강재(5)의 다른 쪽 끝테두리(8)로부터 폭방향으로 δ2만큼 돌출되어 있다.
(제5 공정) 상기 내열재(6)와 마찬가지이지만, 보강재(5)의 폭(D)보다 작은 폭(d)을 가짐과 동시에 통형 모재(13)를 1회 감을 수 있는 정도의 길이(l)를 가진 도 11에 도시된 바와 같은 내열재(6)를 별도 준비한다.
(제6 공정) 해교제로서 작용하는 질산을 함유한 분산매로서의 물에 알루미나 수화물이 분산 함유된 수소 이온 농도(pH)가 2~3을 나타내는 알루미나 졸에 h-BN 분말 및 산화 붕소 분말을 분산 함유한 수성 디스퍼전으로서, h-BN 70~85중량%, 산화 붕소 0.1~10중량% 및 알루미나 수화물 5~20중량%를 포함하는 윤활 조성물을 고형분으로서 30~50중량% 분산 함유한 수성 디스퍼전, 또는 h-BN 70~85중량%, 산화 붕소 0.1~10중량% 및 알루미나 수화물 5~20중량%를 포함하는 윤활 조성물에, 그 윤활 조성물 100중량부에 대해 200중량부 이하, 바람직하게는 50~150중량부의 PTFE 분말을 함유한 윤활 조성물을 고형분으로서 30~50중량% 분산 함유한 수성 디스퍼전을 준비한다.
도 11에 도시된 내열재(6)의 한쪽 표면에 h-BN 70~85중량%, 산화 붕소 0.1~10중량% 및 알루미나 수화물 5~20중량%를 포함하는 윤활 조성물을 고형분으로서 30중량% 분산 함유한 수성 디스퍼전(h-BN 21~25.5중량%, 산화 붕소 0.03~3중량%, 알루미나 수화물 1.5~6중량% 및 수분 70중량%)을 솔칠, 롤러칠, 스프레이 등의 수단으로 피복하고, 이를 건조시켜 도 12에 도시된 바와 같은 상기 윤활 조성물로 이루어지는 고체 윤활제의 피복층(14)을 형성한다.
또는, 내열재(6)의 한쪽 표면에 h-BN 70~85중량%, 산화 붕소 0.1~10중량% 및 알루미나 수화물 5~20중량%를 포함하는 윤활 조성물에 그 윤활 조성물 100중량부에 대해 200중량부 이하, 바람직하게는 50~150중량부의 비율로 PTFE 분말을 분산 함유하는 윤활 조성물, 즉 h-BN 23.3~56.7중량%, 산화 붕소 0.03~6.7중량%, 알루미나 수화물 1.7~13.3중량% 및 PTFE 33.3~66.7중량%를 포함하는 윤활 조성물을 고형분으로서 30중량% 분산 함유한 수성 디스퍼전(h-BN 7~17중량%, 산화 붕소 0.009~2중량%, 알루미나 수화물 0.5~4중량%, PTFE 10~20중량%, 수분 70중량%)을 솔칠, 롤러칠, 스프레이 등의 수단으로 피복하고, 이를 건조시켜 상기 윤활 조성물로 이루어지는 고체 윤활제의 피복층(14)을 형성한다.
(제7 공정)
<제1 방법>도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 선직경이 0.28~0.32mm인 금속 세선을 편물기(도시생략)로 연속적으로 짜서 얻어지는 원통형 편조 금속망으로 이루어지는 외층용 보강재(5)의 내부에 고체 윤활제의 피복층(14)을 구비한 내열재(6)를 연속적으로 삽입(도 13 참조)하고, 내열재(6)를 삽입한 보강재(5)를 그 삽입 개시단 측으로부터 평활한 원통형의 외주면을 가지는 한 쌍의 원통 롤러(15 및 16) 사이의 간극(Δ1)에 공급하여 내열재(6)의 두께방향으로 가압(도 14 참조)하여 일체화시키고, 외층용 보강재(5)의 금속망의 그물코에 내열재(6)와 내열재(6)의 표면에 형성된 고체 윤활제의 피복층(14)을 충전하여, 표면에 외층용 보강재(5)로 이루어지는 면(17)과 고체 윤활제로 이루어지는 면(18)이 혼재하여 노출된 편평형의 외층 형성 부재(19)를 제작한다.
<제2 방법>상기 제1 공정에서 설명한 띠형 금속망(4)으로 이루어지는 보강재(5)를 별도 준비하고, 도 16에 도시된 바와 같이 띠형 금속망(4)으로 이루어지는 외층용 보강재(5) 내에 고체 윤활제의 피복층(14)을 구비한 내열재(6)를 삽입함과 동시에 이들을 도 17에 도시된 바와 같이 원통 롤러(15 및 16) 사이의 간극(Δ1)에 공급하여 내열재(6)의 두께방향으로 가압하여 일체화시키고, 외층용 보강재(5)의 금속망의 그물코에 내열재(6)와 내열재(6)의 표면에 형성된 고체 윤활제의 피복층(14)을 충전하여, 표면에 외층용 보강재(5)로 이루어지는 면(17)과 고체 윤활제로 이루어지는 면(18)이 혼재하여 노출된 편평형의 외층 형성 부재(19)를 제작한다.
<제3 방법>선직경이 0.28~0.32mm인 금속 세선을 짜서 형성되는 직조 금속망으로서 평직 금속망을 준비하고, 이 평직 금속망으로 이루어지는 외층용 보강재(5)를 소정의 길이와 폭으로 절단하여 보강재(5)를 2장 준비한다. 2장의 외층용 보강재(5) 사이에 고체 윤활제의 피복층(14)을 구비한 내열재(6)를 삽입함과 동시에 한 쌍의 원통 롤러(15 및 16) 사이의 간극(Δ1)에 공급하여 내열재(6)의 두께방향으로 가압하여 일체화시키고, 외층용 보강재(5)의 금속망의 그물코에 내열재(6)와 내열재(6)의 표면에 형성된 고체 윤활제의 피복층(14)을 충전하여, 표면에 외층용 보강재(5)로 이루어지는 면(17)과 고체 윤활제로 이루어지는 면(18)이 혼재하여 노출된 편평형의 외층 형성 부재(19)를 제작한다.
상기 제1, 제2 및 제3 방법에 있어서, 한 쌍의 원통 롤러 사이의 간극(Δ1)은 0.4~0.6mm 정도가 적당하다.
(제8 공정) 이와 같이 하여 얻은 외층 형성 부재(19)를 피복층(14)을 외측으로 하여 통형 모재(13)의 외주면에 감아 도 18에 도시된 바와 같은 예비 원통 성형체(20)를 제작한다.
(제9 공정) 내면에 원통 벽면(21)과 원통 벽면(21)에 이어지는 부분 오목구면형 벽면(22)과 부분 오목구면형 벽면(22)에 이어지는 관통공(23)을 구비하고, 관통공(23)에 돌출부(41, 42 및 43)에 대응한 오목부(47)가 마련된 단(段)붙이 코어(24)를 끼워 삽입함으로써 내부에 중공 원통부(25)와 중공 원통부(25)에 이어지는 구띠형 중공부(26)가 형성된 도 19에 도시된 바와 같은 금형(27)을 준비하고, 금형(27)의 단차 코어(24)에 예비 원통 성형체(20)를 삽입한다.
금형(27)의 중공 원통부(25) 및 구띠형 중공부(26)에 배치된 예비 원통 성형체(20)를 코어축방향으로 98~294N/㎟(1~3톤/㎠)의 압력으로 압축 성형하고, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은, 중앙부에 관통공(28)을 가짐과 동시에 원통 내면(29)과 부분 볼록구면형 면(30)과 부분 볼록구면형 면(30)의 대직경측 및 소직경측의 환상 단면(31 및 32)에 의해 규정된 구띠형 베이스체(33)와, 구띠형 베이스체(33)의 부분 볼록구면형 면(30)에 일체로 형성된 외층(34)을 구비한 구띠형 시일체(35)를 제작한다.
이 압축 성형에 의해, 구띠형 베이스체(33)는 내열재(6)와 보강재(5)가 서로 압축되어 서로 얽혀 구조적 일체성을 가지도록 구성되어 있고, 외층(34)은 내열재(6)와 윤활 조성물로 이루어지는 고체 윤활제와 금속망으로 이루어지는 보강재(5)가 압축되어 보강재(5)의 금속망의 그물코에 고체 윤활제 및 내열재(6)가 충전되어 그 고체 윤활제 및 내열재(6)와 보강재(5)가 혼재 일체화되어 이루어지고, 외층(34)의 외표면(36)은 보강재(5)로 이루어지는 면(37)과 고체 윤활제로 이루어지는 면(38)이 혼재한 평활한 면(39)에 형성되어 있고, 원통 내면(29)에는 보강재(5)를 제외하고 오목부(47)에 압입 충전된 내열재(6)로 이루어지는 3개의 돌출부(41, 42 및 43)가 형성되어 있다.
제작된 구띠형 시일체(35)의 구띠형 베이스체(33) 및 외층(34)은, 금속망으로 이루어지는 보강재(5)가 40~65중량%의 비율로 함유되어 있음과 동시에 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6) 및 고체 윤활제가 35~60중량%의 비율로 함유되어 있고, 구띠형 베이스체(33) 및 외층(34)에서의 내열재(6) 및 고체 윤활제가 1.20~2.00Mg/㎥의 밀도를 가지고 있다.
또한 외층(34)에만 착안하면, 외층(34)은 금속망으로 이루어지는 보강재(5)가 60~75중량%, 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6) 및 고체 윤활제가 25~40중량%의 비율로 함유되어 있다.
상기 제4 공정에 있어서, 중합체(12)를 내열재(6)를 내측으로 하여 소용돌이 형상으로 감는 것 대신에 띠형 금속망(4)으로 이루어지는 보강재(5)를 내측으로 하여 소용돌이 형상으로 감아서 통형 모재(13)를 형성하면, 구띠형 베이스체(33)의 원통 내면(29)에서 금속망으로 이루어지는 보강재(5)가 노출되는 구띠형 시일체(35)를 제작할 수 있다.
구띠형 시일체(35)는, 도 20에 도시된 배기관 구면 조인트에 조립되어 사용된다. 즉, 도 20에 도시된 배기관 구면 조인트에 있어서, 엔진측에 연결된 상류측 배기관(100)의 외주면에는 관 단부(101)를 남기고 플랜지(200)가 세워 설치되어 있고, 관 단부(101)에는 구띠형 시일체(35)가 관통공(28)을 규정하는 원통 내면(29)에서 끼워맞춤되어 있고, 대직경측의 환상 단면(31)에서 구띠형 시일체(35)가 플랜지(200)에 접촉되어 착좌되어 있고, 상류측 배기관(100)과 대치하여 배치되어 있음과 동시에 머플러측에 연결된 하류측 배기관(300)에는 오목구면부(302)와 오목구면부(302)에 연접된 플랜지부(303)를 일체로 구비한 직경 확대부(301)가 고착되어 있고, 오목구면부(302)의 내면(304)이 구띠형 시일체(35)의 외층(34)의 외표면(36)에서의 보강재(5)로 이루어지는 면(37)과 고체 윤활제로 이루어지는 면(38)이 혼재한 평활한 면(39)에 슬라이딩 접촉되어 있다.
도 20에 도시된 배기관 구면 조인트에 있어서, 일단이 플랜지(200)에 고정되고 타단이 직경 확대부(301)의 플랜지부(303)를 삽입 통과하여 배치된 한 쌍의 볼트(400)와, 볼트(400)의 팽대 머리부 및 플랜지부(303)의 사이에 배치된 한 쌍의 코일 스프링(500)에 의해, 하류측 배기관(300)에는, 평상시 상류측 배기관(100) 방향으로 스프링력이 가해지고 있다. 그리고, 배기관 구면 조인트는 상,하류측 배기관(100, 300)에 생기는 상대각 변위에 대해서는, 구띠형 시일체(35)의 외층(34)의 미끄럼면으로서의 평활한 면(39)과 하류측 배기관(300)의 단부에 형성된 직경 확대부(301)의 오목구면부(302)의 내면(304)의 슬라이딩 접촉으로 이를 허용하도록 구성되어 있다.
본 예의 구띠형 시일체(35)에 의하면, 원통 내면(29), 부분 볼록구면형 면(30)과 부분 볼록구면형 면(30)의 대직경측 및 소직경측의 환상 단면(31 및 32)에 의해 규정된 구띠형 베이스체(33)와, 구띠형 베이스체(33)의 부분 볼록구면형 면(30)에 일체적으로 형성된 외층(34)을 구비하고 있고, 원통 내면(29)에는 그 원통 내면(29)에 의해 규정되는 관통공(28)에 삽입되는 상류측 배기관(100)에 의해 삭제 가능한 팽창 흑연으로 이루어짐과 동시에 대직경측의 환상 단면(31)과 소직경측의 환상 단면(32) 사이에서 원주 방향(R)으로 서로 간격을 두고 축방향(X)으로 연장된 적어도 3개의 돌출부(41, 42 및 43)가 원통 내면(29)으로부터 축심 방향으로 돌출되어 일체적으로 마련되어 있기 때문에, 돌출부(41, 42 및 43)를 상류측 배기관(100)의 원통 외면(46)에 밀접하게 접촉시킬 수 있고, 이에 의해 상류측 배기관(100)으로부터 낙하할 우려를 없앨 수 있어 조립 작업성을 향상시킬 수 있다.
구띠형 시일체(35)에 의하면, 구띠형 베이스체(33)는 금속망으로 이루어지는 보강재(5)와, 보강재(5)의 금속망의 그물코를 충전하면서 이 보강재(5)와 혼재 일체화되어 있음과 동시에 압축된 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6)를 구비하고 있고, 외층(34)은 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6)와, 적어도 육방정 질화 붕소 및 알루미나 수화물을 포함하는 윤활 조성물로 이루어지는 고체 윤활제와, 금속망으로 이루어지는 보강재(5)가 압축되어 보강재(5)의 그물코에 고체 윤활제 및 내열재(6)가 충전되어 그 고체 윤활제 및 내열재(6)와 보강재(5)가 혼재 일체화되어 이루어지고, 외층(34)의 외표면(36)은 보강재(5)로 이루어지는 면(37)과 고체 윤활제로 이루어지는 면(38)이 혼재한 평활한 면(39)에 형성되어 있기 때문에, 고체 윤활제의 외표면(36)으로부터의 탈락을 회피할 수 있고, 결과적으로 상대재와는 고체 윤활제와 보강재(5)가 혼재한 평활한 면(39)에서 슬라이딩하므로 마찰 이상음 발생을 최대한 방지할 수 있다. 상기 고체 윤활제에 있어서, 육방정 질화 붕소는 특히 고온 영역에서 뛰어난 윤활성을 발휘한다. 또한, 성분 중의 알루미나 수화물은 그 자체는 윤활성을 나타내는 것이 아니지만, 고체 윤활제의 내열재 표면에의 피착성을 개선하여 강고한 피착층 형성에 효과를 발휘함과 동시에 육방정 질화 붕소의 판상 결정의 층간 미끄럼을 조장하여 육방정 질화 붕소의 윤활성을 이끌어내는 역할을 발휘한다.
상기 제조 방법에서는, 보강재(5)로 이루어지는 면(37)과 고체 윤활제로 이루어지는 면(38)이 혼재한 평활한 면(39)에 형성된 외표면(36)을 가지고 외층(34)이 형성되지만, 고체 윤활제로 이루어지는 평활한 면에 형성된 외표면(36)을 가지고 외층(34)을 형성하는 경우에는, 예를 들어 제3 방법에서의 2장의 외층용 보강재(5)를, 한쪽 면에 고체 윤활제의 피복층(14)을 구비한 내열재(6)의 다른 쪽 면에 겹쳐맞추고, 동시에 이를 한 쌍의 원통 롤러(15 및 16) 사이의 간극(Δ1)에 공급하여 내열재(6)의 두께방향으로 가압하여 일체화시키고, 이면에서 외층용 보강재(5)의 금속망의 그물코에 내열재(6)를 충전하여, 표면에 고체 윤활제의 피복층(14)으로 이루어지는 면(18)을 가지는 한편 이면에 보강재(5)와 내열재(6)가 혼재하여 노출된 편평형의 외층 형성 부재(19)를 제작하고, 이와 같이 하여 얻은 외층 형성 부재(19)를 피복층(14)을 외측으로 하여 통형 모재(13)의 외주면에 감아 예비 원통 성형체(20)를 제작하면 된다.
29 원통 내면
30 부분 볼록구면형 면
31, 32 환상 단면
33 구띠형 베이스체
34 외층
35 구띠형 시일체
41, 42, 43 돌출부

Claims (15)

  1. 원통 내면, 부분 볼록구면형 면과 부분 볼록구면형 면의 대직경측 및 소직경측의 환상 단면에 의해 규정된 구띠형 베이스체와, 이 구띠형 베이스체의 부분 볼록구면형 면에 일체적으로 형성된 외층을 구비하고 있는 배기관 조인트에 이용되는 구띠형 시일체로서, 원통 내면에는 그 원통 내면에 의해 규정된 관통공에 삽입되는 배기관에 의해 삭제 가능한 팽창 흑연으로 이루어짐과 동시에 대직경측의 환상 단면과 소직경측의 환상 단면 사이에서 원주 방향으로 서로 간격을 두고 축방향으로 연장된 적어도 3개의 돌출부가 그 원통 내면으로부터 축심 방향으로 돌출되어 일체적으로 마련되어 있는 구띠형 시일체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    대직경측의 환상 단면은, 원환상의 대직경 테두리에서 부분 볼록구면형 면의 대직경측 원환상 끝테두리에 연접하고 있음과 동시에 원환상의 소직경 테두리에서 원통 내면의 축방향의 원환상의 일단 테두리에 연접한 원환상 평탄 단면으로 이루어지고, 돌출부는 원통 내면의 축방향의 일단 테두리와 그 타단 테두리의 사이에서 축방향으로 연장되어 있는 구띠형 시일체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    대직경측의 환상 단면은, 원환상의 대직경 테두리에서 부분 볼록구면형 면의 대직경측 원환상 끝테두리에 연접한 원환상 평탄 단면부와, 이 원환상 평탄 단면부의 원환상의 소직경 테두리에 대직경 테두리에서 연접하고 있음과 동시에 소직경 테두리에서 원통 내면의 축방향의 원환상의 일단 테두리에 연접한 원환상의 오목형 단면부를 구비하고 있고, 돌출부는 원통 내면의 축방향의 일단 테두리와 그 타단 테두리의 사이에서 축방향으로 연장되어 있는 구띠형 시일체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    대직경측의 환상 단면은, 원환상의 대직경 테두리에서 부분 볼록구면형 면의 대직경측 원환상 끝테두리에 연접하고 있는 원환상의 제1 오목형 단면부와, 이 제1 오목형 단면부의 원환상의 소직경 테두리에 원환상의 대직경 테두리에서 연접한 원환상 평탄 단면부와, 이 원환상 평탄 단면부의 원환상의 소직경 테두리에 대직경 테두리에서 연접하고 있음과 동시에 소직경 테두리에서 원통 내면의 축방향의 원환상의 일단 테두리에 연접한 원환상의 제2 오목형 단면부를 구비하고 있고, 돌출부는 원통 내면의 축방향의 일단 테두리와 그 타단 테두리의 사이에서 축방향으로 연장되어 있는 구띠형 시일체.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    돌출부는, 원통 내면의 축방향의 일단 테두리와 그 타단 테두리 중의 적어도 한쪽까지 연장되어 있는 구띠형 시일체.
  6. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    돌출부는, 원통 내면의 축방향의 일단 테두리와 그 타단 테두리 중의 적어도 한쪽의 바로 앞에서 종단되어 있는 구띠형 시일체.
  7. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    돌출부는, 원통 내면의 축방향의 일단 테두리와 그 타단 테두리 중의 한쪽의 바로 앞에서 종단되어 있음과 동시에 원통 내면의 축방향의 일단 테두리와 그 타단 테두리 중의 다른 쪽까지 연장되어 있는 구띠형 시일체.
  8. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    돌출부는, 축방향에 있어서 연속적으로 또는 단속(斷續)적으로 연장되어 있는 구띠형 시일체.
  9. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    돌출부는, 축방향과 평행하게 직선형상으로, 축방향에 대해 경사져 나선형으로 또는 축방향에 있어서 파선(波線)형으로 연장되어 있는 구띠형 시일체.
  10. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 3개의 돌출부는, 원주 방향에 있어서 서로 등간격을 가지고 배치되어 있는 구띠형 시일체.
  11. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    원통 내면은, 삽입된 배기관의 원통 외면과의 사이에 끼워맞춤 간극 이상의 간극이 발생하지 않도록, 그 원통 외면의 외경에 대한 내경을 가지고 있는 구띠형 시일체.
  12. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    구띠형 베이스체는 금속망으로 이루어지는 보강재와, 이 보강재의 금속망의 그물코를 충전하면서 이 보강재와 혼재 일체화되어 있음과 동시에 압축된 팽창 흑연을 포함하는 내열재를 구비하고 있고, 외층은, 팽창 흑연을 포함하는 내열재와, 적어도 육방정 질화 붕소 및 알루미나 수화물을 포함하는 윤활 조성물로 이루어지는 고체 윤활제와, 금속망으로 이루어지는 보강재가 압축되어 보강재의 그물코에 고체 윤활제 및 내열재가 충전되어 그 고체 윤활제 및 내열재와 보강재가 혼재 일체화되어 이루어지며, 그 외층의 외표면은 보강재로 이루어지는 면과 고체 윤활제로 이루어지는 면이 혼재한 평활한 면 또는 고체 윤활제로 이루어지는 평활한 면에 형성되어 있는 구띠형 시일체.
  13. 청구항 12에 있어서,
    윤활 조성물에는 사불화 에틸렌 수지가 함유되어 이루어지는 구띠형 시일체.
  14. 청구항 12에 있어서,
    알루미나 수화물은 알루미나 일수화물, 알루미나 삼수화물 및 의사 베마이트에서 선택되는 구띠형 시일체.
  15. 청구항 13에 있어서,
    알루미나 수화물은 알루미나 일수화물, 알루미나 삼수화물 및 의사 베마이트에서 선택되는 구띠형 시일체.
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