KR102224000B1

KR102224000B1 - 와권 가스켓

Info

Publication number: KR102224000B1
Application number: KR1020157008971A
Authority: KR
Inventors: 웨인 에반스; 차드 요더; 셔윈 담다르; 폴 니콜스; 리차드 디블
Original assignee: 갈록 실링 테크놀로지스 엘엘씨
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2021-03-08
Also published as: CN104797872A; WO2014081501A1; US20180274680A1; US20130082447A1; SG11201501841SA; CA2885031A1; JP2015535911A; MX2015003502A; EP2898249A1; US10955055B2; KR20150056579A; BR112015006008A2; EP2898249A4

Abstract

와권(渦卷) 가스켓은 섬유와 바인더의 일정량에 상당한 량의 탈크를 포함하여 이루어지는 권취 충전 재료와 금속 밴딩(metal banding)의 교호 층으로 된 와권형 탄성 밀봉 요소를 포함한다.
외부 가이드 링과 내부 가이드 링의 각각 또는 모두가 상기 밀봉 요소의 외측과 내측으로부터 뻗어 있어도 좋다.
상기 가스켓의 실시형태로, 섬유와 바인더의 일정량에, 상당한 량의 탈크를 포함하는 재료의 층이 밀봉 요소의 축선 직교 면들 중의 한면 또는 양면에 덮어져 부착되어 있다.

Description

와권 가스켓{Spiral Wound Gasket}

이 특허 출원은 미국 특허출원번호 13/252,718(출원일: 2012년 10월 4일, 발명의 명칭: 극한 온도 가스켓 및 그 제조방법) 및 미국 특허출원번호 13/252,788(출원일: 2011년 10월 4일, 발명의 명칭: 극한 온도 가스켓 및 그 제조방법)의 일부 계속 출원인 미국 특허출원번호 13/645,320(출원일: 2012년 10월 4일, 발명의 명칭: 와권 가스켓)에 대해 우선권을 주장하며, 또 미국 가특허출원번호 61/405,038(출원일: 2010년 10월 20일, 발명의 명칭: 극한 온도 가스켓 및 그 제조방법)과 미국 가특허출원번호 61/703,121(출원일: 2012년 9월 19일, 발명의 명칭: 와권 가스켓)의 이익을 주장한다. 이들 출원들의 내용은 전부 그대로 본 명세서에 참조로 포함되어진다.

일반적으로 와권 가스켓은 다양한 압력과 온도에서 다양한 액체와 기체를 이동시키는데 사용되는 조립체에서 대향하는 파이프 플랜지 사이의 밀봉을 제공하는데 사용되어진다. 와권 가스켓은 금속 밴드와 권취(捲取) 충전 재료(winding fill materials)의 교호 층으로부터 형성된 탄성 밀봉 요소를 포함한다. 다양한 적용에서, 전형적으로 탄소강으로 된 외측 가이드 링이 상기 밀봉 요소로부터 방사방향으로 뻗어있고, 또 상기 밀봉 요소의 과-압축을 방지하기 위한 치수를 갖게 된다. 종종, 전형적으로 탄소강으로 된 내측 가이드 링이 좌굴(buckling)을 방지하기 위해 내주로부터 안쪽의 방사방향으로 뻗어있다.

와권 가스켓들을 구별하는 통상적인 요인은 다른 용도로 사용되는 권취 충전 재료의 종류이다. 상대적으로 연질의 권취 충전 재료는, 특히 적용 온도가 올라감에 따라 가스켓에서 ‘가장 약한’연결 부위이다. 고온 권취 충전 재료의 예로는 석면, 마이카, 질석, 화학적 혹은 열적으로 박리된 질석(예를 들면 THERMICULITE)을 들 수 있다. 일반적으로, 이들 권취 충전 재료는, ‘점착성’이 있고 함께 달라붙는 경향이 있지만 더 큰 밀봉 특성과 밀봉 완전성을 부여할 수 있는 저온 밀봉 재료에서의 탄성 특성을 부여하는 유기 성분이 부족하기 때문에 취약하거나 먼지로 되기 쉽다.

저온 권취 충전 재료가 금속 층과 함께 권취되어 교호층을 이루는 경우에, 저온 권취 충전 재료는 일부의 경우 금속 층 사이에서 밖으로 압출되어 대향하는 플랜지 면에 대하여 밀봉을 돕는 압축 물질의 층을 형성한다. 와권 가스켓의 일반적 저온 충전 재료는 그라파이트이다. 그라파이트는 약 850℉ 까지 온도의 일반적 용도에서 성능이 우수하지만, 이 온도에서 산화하고 천천히 손실이 발생하는 경향이 있다. 그라파이트는 또한 용융 염과 같은 강한 산화제로 분류된 미디어에 사용될 수 없다. 이는 가스켓의 밀봉능력에 불리하게 영향을 미친다. 따라서 그라파이트 권취 충전 재료는 산화 분위기에서 850℉ 이상이 지속되는 온도 또는 900℉를 넘는 온도에서의 용도에 적합하지 않다.

고온 권취 충전 재료가 권취되는 경우에, 이들은 저온 충전 재료에서와 유사한 방법으로 압출된다. 현재의 고온 권취 충전 재료에 2가지 주요 문제가 있다. 보통, 압출되는 권취 충전 재료는 밀봉 층을 양호하게 성형하지 못하고 깨져 버리거나, 충전제의 조성이 미디어를 효과적으로 밀봉하는 것보다는 가스켓의 형태 완전성(integrity)을 유지하도록 제조되는 것이다. 고 섬유함량의 권취 충전 재료가 형태 완전성을 높이는 재료의 예이지만, 충전제 조성에 의해 낮은 밀봉성을 나타낸다. 이에 따라 대부분의 고온 밀봉 재료는 그 주요 기능인 효과적으로 대상 미디어를 밀봉하는 기능을 빨리 잃어버린다. 현재의 와권 가스켓은 고온 충전제의 낮은 밀봉 능력으로 누설율을 높여서 운전하고 있는데, 이는 시스템의 효율을 감소시키고 과열점(hot spot)을 생성하고 잠재적으로 건강 문제가 있게 된다. 밀봉 효과성에 있어서 비용 효과의 개선이, 고온 용도에서 와권 가스켓을 사용하는 많은 산업계에서 요구되고 있다.

본 발명은 상기 요구에 맞추어, 금속 밴딩과 권취 충전 재료의 교호층으로 이루어진 와권형 탄성 밀봉 요소 및 상기 밀봉 요소의 적어도 하나의 축선 직교면에 부착된 외장 재료의 층을 포함한 와권 가스켓을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이 요약은 이하의 상세한 설명에서 더욱 구체적으로 설명할 개념을 간단한 형태로 소개하는 것이다. 이 요약과 상기 배경은 특허주장 실체의 핵심 또는 주요 관점을 확인하려는 것이 아니다. 또한, 이 요약은 특허주장 실체의 범위를 결정하는데 도움을 받는데 사용하려는 것이 아니다.

와권 가스켓의 실시형태는, 금속 밴딩(metal banding)과 권취 충전 재료의 교호 층으로 된 와권형 탄성 밀봉 요소를 포함한다. 어느 용도에서 와권 가스켓은 단지 밀봉 요소만을 포함하는 것으로 제공된다. 다른 용도에서 와권 가스켓의 실시형태는 밀봉 요소의 외주로부터 외측으로 방사방향으로 뻗어있는 외측 가이드 링을 포함한다. 와권 가스켓의 일부의 실시형태는 밀봉 요소의 내주로부터 내측의 방사방향으로 뻗어있는 내측 가이드 링을 포함한다. 와권 가스켓의 다양한 용도는 외측 가이드 링과 내측 가이드 링의 각각 또는 모두의 사용이 요구되고 있다.

밀봉 요소는 탄성 나선 코어를 포함하는데, 나선형으로 권취되어 권회(卷回)를 형성하는, 길게 늘여진 금속 밴딩으로 형성된다. 일부 실시형태에서, 금속 밴딩의 와권(渦卷)에서 서로 이격된 관계에 있는 금속 밴딩을 차례로 인접하게 배치하여, 금속 밴딩의 측부 사이에서 간극을 구획형성한다. 다양한 실시형태에서, 이 간극은, 금속 밴딩과 겹쳐지는 관계에 있으면서, 교호하는 탄성의 권취 충전 재료로 적어도 실질적으로 채워진다.

일부 실시 형태로 권취 충전 재료(winding fill material)는 60~90 중량% 범위의 무기 충전제로서 탈크를 사용한다. 이 실시형태에서의 권취 충전 재료의 무기섬유 함량은 1~14 중량%이다. 유사하게, 이 실시 형태에서의 권취 충전 재료의 유기 바인더의 함량은 1~8 중량%이다.

다른 실시형태로서, 권취 충전 재료는, 권취 충전 재료에서 75~90 중량%의 서브마이크론 크기의 탈크 입자를 포함한다. 무기 섬유는, 권취 충전 재료(16)에서 5~20 중량%일 수 있고 규산 섬유를 포함할 수 있다. 바인더는 라텍스 에멀젼일 수 있고, 권취 충전 재료의 1~5 중량%의 범위에서 충전 재료에 존재할 수 있다. 또한 권취 충전 재료는 응집제와 소포제와 같은 첨가제를 포함할 수 있다. 몇몇의 실시형태에서 권취 충전 재료에 존재하는 유기 물질의 함량은 권취 충전 재료에서 5 중량%미만으로 한정된다.

몇몇의 실시형태에서, 일반적으로 위에서 언급된 권취 충전 재료의 제조방법은, 탈크 슬러리를 준비하고, 이 탈크 슬러리를 이용하여 슬러리 시트를 준비하고, 이 슬러리 시트로부터 예비 치밀화(pre-densified) 가스켓 시트를 성형하고, 권취 충전 재료를 형성하기 위해 가스켓 시트를 치밀화 하는 단계로 이루어진다. 또한, 권취 충전 재료의 다른 제조방법이 본 명세서에 기재되고 있다.

와권 가스켓의 다양한 실시형태는, 밀봉 요소의 축선 직교면의 한면 또는 양쪽면에 고정된 하나 혹은 그 이상의 외장 재료(facing material)의 층을 포함한다. 다양한 실시형태로서 외장 재료의 층은 유기 바인더로 축선 직교면에 고정될 수 있는데, 이 유기 바인더는 다양한 분무 접착제의 하나의 종류이다. 그렇지만, 기계적 가압 맞춤과 봉지(encapsulating)를 포함한 다른 고정화 방법이 고려되어 진다. 몇몇의 실시형태는 위에서 설명한 충전 재료와 같은 동일한 물질로 성형된 외장 재료의 층을 사용한다.

적어도 하나의 실시형태에서, 와권 가스켓은, 탄성 나선 코어를 구획형성하기 위해 와권된 금속 밴딩의 교호 층을 포함한 탄성 밀봉 요소를 포함한다. 그렇지만, 권취 충전 재료가 금속 밴딩의 층 사이에 배치되지 않는다. 다양한 용도에서 와권 가스켓의 실시형태는 외측 가이드 링과 내측 가이드 링의 각각 또는 양쪽을 이용하거나 모두를 이용하지 않을 수 있다. 외장 재료의 층은 밀봉 요소의 축선 직교면에서 한면 혹은 양쪽면에 고정될 수 있다.

본 발명의 시스템과 방법의 다양한 형태가 본 명세서의 상세한 설명과 도면에 고려되어 나타낸다.

본 발명에 따르면 고온에서 우수한 밀봉성을 갖는 가스켓을 제공한다.

더 좋은 실시형태를 포함한 본 발명의 비한정적 비망라적 실시형태는 아래의 참조되는 도면에 기재되는데, 달리 한정하지 않는 한 각 도면에서 유사 참조 부호는 유사 부재를 나타낸다.
도 1은 본 기술의 와권 가스켓의 하나의 실시예의 사시도인데, 외장 재료가 배치되어 있다.
도 2는 도 1에 나타낸 와권 가스켓의 단면도이다.
도 3은 본 기술의 와권 가스켓의 또 다른 실시예의 사시도인데, 외측 가이드 링과 내측 가이드 링이 권취 가스켓의 내주와 외주에 배치되어 있지 않다.
도 4는 본 기술의 와권 가스켓의 또 다른 실시예의 사시도인데, 외장 재료가 권취 가스켓의 축선에 직교하는 대향면에 배치되어 있지 않다.
도 5는 본 기술의 와권 가스켓의 또 다른 실시예의 단면도인데, 가스켓의 금속 권선 사이에 충전 재료가 사용되어 있지 않다.
도 6은 운전 온도에서 서로 다른 와권 가스켓의 밀봉성에 대한 비교 시험 데이터이다.
도 7은, 본 기술의 외장 재료의 일 실시형태의 조성에서, 섬유 함량의 기능으로서, 인장강도와 밀봉성을 보여주는 샘플 데이터이다.

실시예가 아래의 도면을 참조하여 좀 더 상세하게 설명되는데, 이는 실예와 특정의 예시적 실시형태에 의해 본 명세서의 일부를 형성하고 나타낸다. 이 실시형태는, 당 업계의 기술자가 발명을 실시하는 것이 가능하도록 충분히 상세하게 개시된다. 그러나 실시형태는 여러 다른 형태로 실시될 수 있으며, 여기서 설명하는 실시형태로 한정하는 것은 아니다. 그러므로 이하의 상세한 설명은 한정적 의미로 해석되지 않는다.

도 1~4를 참조하여 와권 가스켓(10)의 실시형태를 나타낸다. 와권 가스켓(10)의 다양한 실시형태는 탄성 밀봉 요소(12)를 포함하는데, 이 밀봉 요소(12)는 와권되고 금속 밴딩(14)과 권취 충전 재료(16)의 교호 층을 포함할 수 있다. 일부 적용에서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 와권 가스켓(10)의 실시형태는 단지 밀봉 요소(12)만을 포함한 상태로 제공된다. 다른 적용에서 와권 가스켓(10)의 실시형태는, 밀봉 요소(12)의 외주로부터 외측으로 방사방향으로 뻗어있는 외측 가이드 링(18)을 포함할 수 있다. 와권 가스켓(10)의 어떤 실시형태는, 밀봉 요소(12)의 내주로부터 내측으로 방사방향으로 뻗어있는 내측 가이드 링(20)을 포함할 수 있다. 와권 가스켓(10)의 다양한 적용에 있어서, 외측 가이드 링(18)과 내측 가이드 링(20)이 각각 또는 모두 사용되어 질 수 있다는 것이 고려되고 있다. 구성 성분에 관계없이 본 기술의 와권 가스켓은 특정의 용도에 소망하는 크기와 모양으로 제공될 수 있다.

밀봉 요소(12)의 다양한 실시형태는, 나선형 권회(卷回)로 권취되는 길게 늘여진 금속 밴딩(14)으로 형성되는 탄성 나선 코어(15)를 포함한다. 어떤 실시형태에서, 금속 밴딩(14)은, 대향하는 변부(20) 사이의 금속 밴딩(14)에서 능선(ridge)을 확정하는 내부 능선(medial crest)(22)을 포함하도록, 모양이 이루어진다. 금속 밴딩의 와권(14)은 서로 이격된 관계에 있는 금속 밴딩(14)이 인접하게 차례로 배치되어, 금속 밴딩(14)의 측부(26) 사이에서 간극을 구획형성한다. 도 1 및 2에 나타낸 실시형태에서 금속 밴딩(14)의 두께는 약 0.007 인치이지만, 약 0.006 내지 0.008 인치의 범위에 있을 수 있다. 금속 밴딩(14)의 너비는 용도에 따라 변화할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 스테인리스 스틸 316으로부터 성형되는 금속 밴딩(14)을 사용할 수 있다. 그렇지만, 인코넬과 같은 다른 금속 물질 또는 고온 내성 혹은 화학적 내성을 가지는 야금물이 용도와 제조비용의 제한에 대응하여 사용될 수 있다.

다양한 실시형태에서 간극(24)은, 금속 밴딩과 겹쳐지는 관계에 있으면서 교호층을 이루는 탄성의 권취 충전 재료(16)로 적어도 실질적으로 채워진다. 와권 가스켓(10)의 용도에 대응하여, 권취 충전 재료(16)가 다양한 비율의 충전제, 섬유 및 바인더로 제공될 수 있다.

일반적으로, 권취 충전 재료(16)의 실시형태는 무기 충전제로서 탈크를 60~90 중량% 범위로 사용한다. 이 실시형태에서의 권취 충전 재료(16)의 무기섬유 함량은 1~14 중량%이다. 유사하게, 권취 충전 재료(16)의 실시형태에서의 유기 바인더 함량은 1~8 중량%이다. 권취 충전 재료(16)의 일부 실시형태에서는 60 중량%를 초과하는 탈크, 20 중량% 미만의 무기섬유, 5 중량% 미만의 유기 바인더를 포함하여 제공될 수 있다. 권취 충전 재료(16)의 다른 실시형태에서는 75~90 중량%의 무기 충전제, 5~20 중량% 무기섬유, 1~5 중량% 유기 바인더를 포함하여 제공될 수 있다. 적어도 한 실시형태에서 권취 충전 재료(16)는 약 90 중량% 탈크, 7 중량% 무기섬유 및 3 중량% 유기 바인더를 포함하여 제조된다. 권취 충전 재료는 와권 가스켓(10)의 가격 경쟁력을 유지하기 위해 비용 효과가 있는 제조 방법으로 만들어질 수 있다. 원료의 조성과 비를 최적화하여, 와권 공정에서 요구되는 띠(strip)가 제조되도록 할 수 있다.

권취 충전 재료(16)는 850℉ 이상의 온도를 견딜 수 있다. 권취 충전 재료(16)는 적어도 부분적으로 850℉ 이상의 온도에서 다루어 질 수 있는데, 이는 무기섬유와 무기 충전제의 사용 및 유기 바인더의 최소 사용에 기인한다. 이렇게 함으로써 권취 충전 재료(16)는, 권취 충전 재료(16)에서 유기 물질이 극한 온도에서 타서 날라 갈 때에 형성되는 경향이 있는 누설 통로를 최소화 한다. 또한, 권취 충전 재료(16)는 고함량 충전제(일반적으로 섬유 함량의 손실에 의해 제공된다)에 의해서 개선된 밀봉 특성을 가진다. 충전제 재료는 섬유 재료보다 더 좋은 밀봉제이고, 따라서 본 명세서에 기재된 권취 충전 재료(16)는 개선된 밀봉 능력을 가진다.

다양한 실시형태에서, 무기 충전제 재료는 75~90 중량%의 범위로 권취 충전 재료(16)에 존재한다. 위에서 설명한 것처럼, 이러한 높은 충전제 함량은, 낮은 충전제 함량을 가진 기존에 알려진 권취 충전 재료를 넘어서, 권취 충전 재료(16)의 밀봉 특성을 개선한다. 일부 실시형태에서 무기 충전제는 소수성 충전제 물질이다. 본 명세서에 설명된 권취 충전 재료(16)의 사용을 위한 예시적 소수성 충전제 물질은 탈크를 포함하지만 이에 한정하지 않는다. 탈크의 사용은 권취 충전 재료의 성형을 좀 더 어렵게 하지만, 탈크는 기본적으로 물을 밀어내고 더 나은 밀봉재를 제공한다. 탈크는 또한, 그 자체로 성형 과정 중에 얇은 층으로 배향하는 판상의 충전제이므로, 본 명세서에 기재된 권취 충전 재료(16)를 위한 유용한 충전제 물질이고, 양호한 밀봉재 특성을 제공한다. 본 명세서에 기재된 실시형태에 사용된 탈크는 전형적으로 채광된 무기 물질이고 합성물질이 아니다.

일부 실시형태에서, 소수성 무기 충전제가 권취 충전 재료(16)에 존재하는 유일한 충전제이다. 다른 실시예에서 하나 혹은 그 이상의 친수성 충전제들이 소수성 충전제와 함께 사용되어 진다. 친수성 충전제들이 소수성 충전제와 함께 사용되어 질 때, 충전제 전체적으로는 실질적으로 소수성 충전제인 것이 보다 좋다. 소수성 충전제와 사용될 수 있는 예시적인 친수성 충전제들은 마이카, 불화 마이카, 질석 및 질화붕소를 포함하지만 이에 한정하지 않는다. 친수성 충전제들의 사용이 권취 충전 재료(16)를 용이하게 제조하도록 할 수 있지만, 이러한 무기 충전제들의 친수성 본질은 얻어지는 권취 충전 재료(16)가 물에 친밀해 질 것을 또한 의미하고, 그러므로 단지 소수성 충전제로만 만들어지는 권취 충전 재료(16)보다 열위의 밀봉 특성을 가진다.

일부 실시형태에서, 충전제 물질은 바람직하게 서브마이크론 크기의 충전제 입자처럼 저입자 크기의 충전제이다. 일부 실시형태에서, 무기 충전제 물질의 입자 크기는 0.2~1.5 마이크론의 범위에 있다. 저 입자 크기 충전제들은 권취 충전 재료가 아주 적은 공극을 가지도록 생산되는데 도움을 줄 수 있다. 일부 실시형태에서, 무기 충전재 물질은 2.7~2.8 g/㎤ 범위의 비중을 갖는다.

75~90 중량%의 범위의 무기 충전제를 갖는 권취 충전 재료(16)를 제공하는 것은, 기존에 알려진 권취 충전 재료와 본 명세서에 기재된 권취 충전 재료(16)를 구별한다. 권취 충전 재료에서 고 함량의 무기 충전제를 포함하는 것은 일반적으로 당업자의 직관에 반하는 것으로 출원인은 생각하고 있다. 예를 들면, 권취 충전 재료에 있어서 고 함량의 충전제를 포함하는 것은 전형적으로 권취 충전 재료에 사용되는 섬유의 함량을 줄이게 되는 것이다. 그러나 당업자는, 권취 충전 재료 인장강도에 있어서 이와 관련된 감소로 인하여 권취 충전 재료의 섬유의 함량을 감소시키는 것을 싫어하는 경향이 있다. 부가적으로 충전제 물질이 탈크의 경우처럼 소수성 충전제 물질이면, 권취 충전 재료의 제조방법은 충전제의 함량이 높게 됨에 따라 더 어렵게 된다. 본 명세서에 설명한 것처럼, 소수성 탈크 충전제 물질은 시트 물질로 가공될 수 있도록 젖어져 슬러리로 변환되는 것이 어렵다. 이러한 가공의 어려움을 회피하기 위해 당업자는 일반적으로 고함량의 소수성 충전제 물질을 사용하는 것을 피하여 왔다.

무기 섬유 물질은 일반적으로 5~20 중량%의 범위로 권취 충전 재료(16)에 존재한다. 일부 실시형태에서, 무기 섬유 물질은 규산 섬유이다.

본 명세서에 설명된 권취 충전 재료(16)에 사용하기에 적합한 상업적으로 사용가능한 무기 섬유의 예는, 나이야드 지(Nyad G)(뉴욕의 윌스보로(Willsboro)의 나이코 미네랄(Nyco Minerals)사에 의해 제조), 3M 넥스텔(Nextel) 연속 세라믹 옥사이드 섬유(미네소타의 세인트 폴의 3M에 의해 제조), 인설프랙스(Insulfrax)와 이소프랙스(Isofrax)(뉴욕의 나이아가라 폴(Niagra Falls)의 유니프랙스(UniFrax)에 의해 제조)이며, 이에 한정하지 않는다. 또한, 무기 섬유는 규회석(Wollastonite)과 세피올라이트(Sepiolite)이다. 본 명세서에 설명된 권취 충전 재료(16)에 사용하기에 적합한 상업적으로 사용가능한 규산 섬유의 예는 벨코텍스(Belcotex) 225 SC 6mm(독일 프라이부르크의 벨쳄(belChm)에 의해 제조)이며, 이에 한정하지 않는다.

일부 실시형태에서, 무기 섬유는 바람직하게, 많은 세라믹 섬유의 제조 과정 중에 생산되는 원하지 않는 비섬유 스크랩 부산물인 “섬유화되지 않은 알갱이(shot)"를 가지고 있지 않는 섬유인 것이 좋다.

일부 실시형태에서, 무기 섬유 물질은 작은 치수를 갖는 개별 세그먼트(segments)의 형태로 제공된다. 본 명세서에 기재된 권취 충전 재료(16)에 사용하기 적합한 무기 섬유 물질은 1~6 mm의 길이와 3~12 마이크론의 직경을 가질 수 있다. 이 범위 아래의 길이를 가지는 섬유 세그먼트는 낮은 인장강도와 나쁜 밀봉 특성을 가질 수 있어 적합하지 않다. 이 범위 위의 길이를 가지는 섬유 세그먼트는 인장강도를 개선할 수 있지만, 얻어지는 가스켓은 누설율이 불만족스러울 수 있다. 3~12 마이크론 아래의 직경을 갖는 섬유의 사용은, 섬유의 흡입이 가능해지는 안전성의 문제를 나타낸다.

권취 충전 재료(16)에 사용될 수 있는 또 다른 무기 섬유는 내화 세라믹 섬유(RCF)와 알칼리토류 규산염을 포함한다. RCF는 금속산화물과 함께 알루미나와 실리카의 카올린 점토 베이스의 혼합물 및 실리카와 알루미나의 고순도 혼합물을 포함한다. 본 명세서에 설명된 권취 충전 재료(16)에 사용하기에 적합한 상업적으로 사용가능한 RCF의 예는 파이버프랙스(Fiberfrax) 벌크 섬유(뉴욕의 나이아가라 폴(Niagra Falls)의 유니프랙스(UniFrax)에 의해 제조)이다. 또한 고온 유리 솜(glass wool)으로 알려진 알칼리토류 규산염은 Cao-, MgO-, SiO₂ 및 ZrO₂의 용융조합에 의해 제조되는 비정질 섬유를 포함한다. 본 명세서에 설명된 권취 충전 재료(16)에 사용하기에 적합한 상업적으로 사용가능한 알칼리토류 규산염의 예는 수퍼울(Superwool) 벌크 섬유(조지아(GA)의 써말 세라믹스 오브 오거스트(Thermal Ceramics of August)에 의해 제조)이다.

유기 바인더는 일반적으로 권취 충전 재료(16)에 1~5 중량%의 범위로 존재한다. 일부 실시형태에서, 유기 바인더는 라텍스이다. 본 명세서에 설명된 권취 충전 재료(16)에 사용하기에 적합한 상업적으로 사용가능한 라텍스 에멀젼의 예는, 아크릴, 니트릴 엘라스토머, 스티렌 부타디엔 고무, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 및 폴리비닐리덴 클로라이드이다. 일부 실시형태에서, 니트릴 엘라스토머가 좀 더 바람직하다. 적합한 니트릴 엘라스토머는 니트릴 부타디엔 고무(NBR) 또는 스티렌 부타디엔 고무(SBR)를 포함한다. 본 명세서에 설명된 권취 충전 재료(16)에 사용하기에 적합한 상업적으로 사용가능한 니트릴 엘라스토머의 예는 나이켐(Nychem)(오하이오(OH)의 카이어호가 폴즈(Cuyahoga Falls)의 에머랄드 퍼포먼스 머터리얼즈(Emerald Performance Materials)에 의해 제조)이다. 본 명세서에 설명된 권취 충전 재료(16)에 사용하기에 적합한 상업적으로 사용가능한 NBR의 예는 하이카(Hycar) 1572(오하이오(OH)의 위클리프(Wickliffe)의 루브리졸(Lubrizol)에 의해 제조)이다. 본 명세서에 설명된 권취 충전 재료(16)에 사용하기에 적합한 상업적으로 사용가능한 SBR의 예는 젠플로(GenFlo)(오하이오(OH)의 페어론(Fairlawn)의 옴노바(Omnova)에 의해 제조)이다.

이상에서 설명한 것처럼, 바인더는 유기 물질이며, 극한 온도에서 유기 물질의 연소와 그 다음의 누설 통로의 형성을 제한하도록 권취 충전 재료(16)의 유기 물질의 함량이 한정된다. 따라서, 일부 실시형태에서, 권취 충전 재료(16)에서 유기 물질의 함량은 5 중량% 이하로 한정되며, 일부 실시형태에서, 3 중량%이하이다. 기존에 알려진 다른 권취 충전 재료는 이 동일한 문제점을 인식하여 유기 물질의 함량을 한정해 왔지만, 출원인은 본 명세서에 기재된 권취 충전 재료(16)에서 처럼 저 함량의 유기 물질을 포함하는 어떤 권취 충전 재료를 알지 못한다.

일부 실시형태에서, 권취 충전 재료(16)는 응집제를 더 포함한다. 응집제는 개별 입자들로부터 응집의 형성을 돕는다. 응집제는 일반적으로 다양한 분자량의 음이온성, 비이온성, 또는 양이온성 고분자를 포함한다. 응집제는 개별 입자들의 전하를 균형 잡아주는 전하로 활성기를 운반한다. 웅집제는 입자에 흡착하여 브리징(bridging) 또는 전하 중화에 의해 각각을 불안정화 시킨다. 일부 실시형태에서, 본 명세서에 설명된 권취 충전 재료(16)에 사용되는 응집제는 바인더와 충전제가 음이온성이므로 양이온성이다.

본 명세서에 설명된 권취 충전 재료(16)에 사용되는 응집제는, 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌-이민, 폴리아미드-아민, 또는 폴리아민기로부터 일 수 있다. 일부 실시형태에서, 선호되는 응집제는 고분자량 폴리아민인데, 고유의 응집력이 분자량에 따라 증가하기 때문이다. 본 명세서에 설명된 권취 충전 재료(16)에 사용하기에 적합한 상업적으로 사용가능한 응집제의 예는 수퍼플록(Superfloc)(뉴저지(NJ)의 우드랜드 파크(Woodland Park)의 싸이텍(Cytec)에 의해 제조)이다.

본 명세서에 설명된 권취 충전 재료(16)에 포함될 수 있는 다른 첨가제는 소포제이다. 소포제는, 바인더, 충전제, 및 섬유를 함께 혼합한 후에, 그러나 권취 충전 재료 시트가 성형되기 전에, 형성된 기포를 조절하는데 사용된다. 소포제가 없다면 기포가 존재할 때에 슬러리의 밀도가 일정해지지 않으므로 불균일한 시트가 성형될 수 있다. 일부 실시형태에서, 소포제는 수 베이스의 에멀젼 소포제이다. 본 명세서에 설명된 권취 충전 재료(16)에 사용하기에 적합한 상업적으로 사용가능한 소포제의 예는 DF-450(와싱톤(WA)의 펀데일(Ferndale)의 켐코(Chemco)에 의해 제조) 및 날코(Nalco) 600096 소포제(ANTIFOAM)(일리노이스(Il)의 네이퍼빌(Naperville)의 날코(Nalco)에 의해 제조)를 포함한다.

위에서 설명된 권취 충전 재료(16)는 사용된 성분과 사용된 특정 성분의 함량에 의해 성형하는 것이 어려울 수 있다. 따라서, 일부 실시형태에서, 위에서 설명된 권취 충전 재료(16)의 제조방법이 제공된다. 이 방법은 일반적으로, 탈크 슬러리를 준비하고, 이 탈크 슬러리를 이용하여 슬러리 시트를 준비하고, 이 슬러리 시트로부터 예비 치밀화 가스켓 시트를 성형하고, 권취 충전 재료(16)를 성형하기 위해 가스켓 시트를 치밀화하는 단계를 포함한다.

첫 번째 단계로서 탈크 슬러리를 형성하는 것은, 소수성 충전제(예를 들면 탈크)가 물에 축여지기 어려울 수 있어, 적어도 부분적으로 수행된다. 예를 들면, 시트 슬러리를 제조할 때에 바인더 및 섬유에 건조 탈크가 더해지면, 탈크는 시트 슬러리에서 완전하게 축여질 수 없으며 시트 슬러리에 완전하게 혼합될 수 없다. 탈크 슬러리를 제조하는 첫 번째 단계에 의해, 시트 슬러리를 제조할 때에 바인더 및 섬유와 함께 탈크는 충분히 혼합될 것이다.

이하에 설명된 혼합 단계의 다양한 파라미터가, 본 명세서에 설명된 방법을 적합하게 사용하여 탈크 슬러리를 제조하는 데에 조정될 수 있다. 일부 실시형태에서, 특정의 파라미터가, 예를 들면 사용되는 특정의 혼합 설비에 기초하여 조정을 요구할 수 있다. 조정될 수 있는 파라미터의 예는, 혼합기의 형태와 크기; 혼합 블레이드의 수, 형태 및 크기; 혼합기에서 배플의 수, 형태 및 크기; 혼합 속도; 혼합 시간; 혼합기 디자인(예를 들면 케틀, 텀블, 배치); 혼합 단계에서 사용되는 물의 량을 포함한다. 그러므로, 상기 나열된 것과 같은 파라미터와 관련한 본 명세서에서 제공되는 특정의 상세는, 적합한 탈크 슬러리를 제조하기 위해 예시적이고 변형과 조정이 가능하다고 이해되어진다.

일부 실시형태에서, 탈크 슬러리를 제조하는 것은 일반적으로 탈크를 물에 단계적으로 가하여 탈크와 물을 혼합하는 것을 포함한다. 예를 들면, 요구되는 탈크의 총량은 2개의 분량으로 나누어질 수 있는데, 물에 가해져 일정시간 동안 혼합되는 첫번째 분량과, 탈크의 첫번째 분량과 물로부터 형성된 혼합물에 가해지는 탈크의 두번째 분량이다.

일부 실시형태에서, 혼합 블레이드를 사용하는 것 등과 같은 그러한 혼합에서, 탈크가 물에 가해진다. 따라서 위의 예에서 혼합 블레이드가 물을 혼합하는 중에, 탈크의 첫번째 분량이 물에 가해지고, 물과 탈크의 첫번째 분량으로부터 형성된 혼합물을 혼합 블레이드가 혼합하는 중에, 상기 혼합물에 탈크의 두번째 분량이 가해진다. 배치 처리로 설명하면, 완전한 혼합이 이루어지도록 충분한 속도로 탈크를 연속적으로 투입하여 혼합이 행해질 수 있다.

물과 탈크의 혼합은 공업용 믹서와 같은 임의의 적당한 혼합 장치로 수행될 수 있다. 일부 실시형태에서, 공업용 믹서의 혼합기에 물이 가해지고, 혼합 블레이드가 켜진다. 탈크의 첫번째 분량이 그때 가해지는데, 혼합 블레이드는 혼합기에 가해진 탈크와 물을 혼합하는 작동을 한다. 탈크의 첫번째 분량을 혼합하는 것은 일정시간 동안 수행되는데, 약 1분 정도로 짧은 시간이 될 수 있으며, 이후에 탈크의 추가 분량이 가해져 추가 혼합이 이어진다. 일부 실시형태에서, 혼합은 모든 탈크가 가해질 때까지 감소된 속도에서 수행된다 그리고나서 혼합 속도를 증가한다.

탈크의 소망량이 물에 가해져 혼합이 시작된 후에, 혼합기 혹은 혼합 블레이드의 측면에 붙어 있는 건조 탈크를 적시는 추가단계가 수행될 수 있다. 일부 실시형태에서, 혼합기의 측면 및 혼합 블레이드에서 물을 분무할 수 있는 분무기를 혼합 장치는 포함하여, 혼합기의 측면 및 혼합 블레이드에 부착된 건조 탈크를 씻어내고 혼합기에서 슬러리 형성에 탈크를 가한다. 일부 실시형태에서, 이 분무 단계는 혼합이 진행되는 중에 발생한다. 혼합 과정에서 복수의 분무단계가 수행될 수 있다. 예를 들면, 첫 번째 분무 단계는 모든 탈크가 혼합기에 가해진 후에 발생하고, 이후 30분에서 1시간과 같은 일정시간 혼합하고, 그리고 나서 45~90분과 같은 부가되는 일정시간 동안 슬러리를 혼합하기 전에 또 다른 분무 단계가 수행될 수 있다. 일부 실시형태에서, 혼합 블레이드의 속도는 두 번째 분무 단계 후에 감소되고, 두 번째 분무 단계 이후에 발생하는 혼합은 더 낮은 혼합 속도에서 수행되고, 그리고는 첫 번째 분무 단계 후의 혼합속도이다. 본 명세서에 제공된 시간은 한정하는 것이 아니라 예시적인 것이다.

일반적으로 말하면, 상기 단계에서 형성된 탈크 슬러리는 10~40 중량%의 탈크 및 60~90 중량%의 물일 수 있다. 전체적인 혼합 과정은 일정시간에 걸쳐, 예를 들면 5~150분의 범위에서 일어날 수 있다. 가장 긴 혼합 시간은 분무 단계들과 최종 분무 후의 사이에서 일어난다. 혼합 블레이드는 일반적으로 절반의 속도에서 시작되어 모든 탈크가 혼합기에 가해진 후에 절반의 속도에서 전속력으로 증가한다. 최종 분무 단계가 이루어진 이후에 전속력에서 절반의 속도로 속도가 감소될 수 있다. 일단 혼합이 이루어지고 탈크 슬러리가 형성되면, 혼합 블레이드는 꺼질 수 있고 탈크 슬러리는 혼합 장치로부터 꺼내질 수 있다.

덜 바람직한 실시형태에서, 슬러리에 섬유와 바인더를 넣기 이전에 분리된 탈크 슬러리가 준비되지 않는다. 차라리, 탈크, 섬유 및 바인더가 모두 물에 한 번에 함께 혼합한다. 일부 실시형태에서, 슬러리는 97~99.8%의 물과 0.2~3%의 고형분인데, 슬러리의 이 고형분 조성은 85~95%의 탈크, 6~9%의 섬유, 2~5%의 바인더이다. 탈크, 섬유 및 바인더의 단일의 슬러리를 준비하는 장점은 혼합설비를 하나의 세트로 가지는 것과 이송 장치의 경감을 포함하는데, 이는 하나의 탱크로부터 또 다른 탱크로 탈크 슬러리를 이송할 필요가 없기 때문이다. 반면에 단점은 슬러리의 균일하지 못한 혼합(격렬한 혼합이 소수성의 탈크를 혼합하는데 요구되지만, 이는 또한 섬유가 무더기 지는 원인이다)을 포함한다.

권취 충전 재료(16)를 만드는 과정에서 다음 단계로, 시트 슬러리가 탈크 슬러리 및 권취 충전 재료(16)의 다른 성분을 사용하여 만들어진다. 일반적으로 말하면, 시트 슬러리는 물에 섬유를 가하여 일정시간 혼합하고, 상기 물과 섬유의 혼합물에 탈크 슬러리를 가하고, 상기 혼합물에 바인더를 가하고, 선택적으로 응집제와 소포제와 같은 첨가제들을 가하여 형성된다. 위에서 언급된 것처럼, 다양한 혼합 파라미터의 조정이 적합한 혼합을 확실히 하기 위해 수행될 수 있다.

시트 슬러리의 제조는 일반적으로 섬유 및 물의 혼합으로 시작한다. (바인더와 같은)다른 고형분이 물에 존재하지 않을 때 섬유가 물에 더 잘 분산되기 때문에, 이 단계가 처음으로 수행된다. 섬유와 물의 혼합은 위에서 설명한 탈크와 물의 혼합과 유사한 방법으로 수행될 수 있다. 공업용 믹서가 사용될 수 있는데, 이 경우에 물이 혼합기에 가해지고, 혼합 블레이드가 시작하고, 혼합 블레이드가 작동함에 따라 섬유가 물과 함께 혼합되어진다. 일부 실시형태에서, 섬유가 물과 함께 혼합되기 위해 혼합기에 가해질 때, 혼합 블레이드가 최고의 속도(예를 들면 40 Hz)로 운전될 수 있다. 섬유와 물의 혼합은 약 30초 내지 10분정도의 비교적 짧은 시간에 이루어질 수 있다. 섬유와 물의 혼합물은 일반적으로 0.01~5 중량% 섬유와 95~99.99 중량% 물을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 혼합물은 0.03 중량% 섬유와 99.97 중량% 물이다.

일부 실시형태에서, 상기 혼합은, 섬유와 물의 최초 혼합 이후에 일시적으로 중단된다. 이는 상기 최초 혼합 중에 섬유의 응집이 발생하는데 기인한다. 따라서, 상기 혼합은 섬유의 응집을 억제하기 위해 중단될 수 있다. 섬유의 응집을 억제하기 위한 어떤 형태의 적절한 기술이 사용될 수 있는데, 예를 들면 물의 분무이다. 응집을 해소한 후에 혼합 블레이드가 다시 작동 시작하여 추가 시간 동안 작동될 수 있다. 일부 실시형태에서, 섬유와 물의 혼합 재개 및 응집해소 혼합을 약 1 내지 10분 동안 수행한 후에, 상기 혼합은 최대의 속도로 되돌려진다. 섬유와 물의 혼합 이후에 탈크 슬러리를 섬유와 물의 혼합물에 첨가한다. 상기 탈크 슬러리를 혼합물에 첨가하면서 최대 혼합 속도로(최대 혼합속도 미만이라도 가능함) 계속해서 혼합한다. 일단 탈크 슬러리가 첨가되면, 혼합은 약 3 내지 20분 동안 수행될 수 있다. 일부 실시형태에서, 탈크 슬러리가 첨가된 후에 혼합 블레이드의 레벨을 상승시키는 것이 유용할 수 있다.

그 다음에 바인더가 상기 혼합물에 가해진다. 상기 혼합물에 바인더를 가하기 전에 혼합 블레이드의 속도는, 예를 들면 약 절반의 속도(예를 들면 20 Hz)로 줄여질 수 있다. 일반적으로 말하면, 혼합 블레이드의 속도는 30 Hz 이하로 줄여져야 한다. 바인더가 가해질 때 혼합이 최대의 속도로 계속되거나 약 30 Hz를 초과한다면 바인더는 발포하는 경향이 있다. 따라서, 바인더가 상기 혼합물 내에서 혼합(mixing)되는 것보다는 상기 혼합물에 섞이도록(blending) 혼합 블레이드의 속도를 줄이는 것이 발포를 막을 수 있다. 일부 실시형태에서, 물, 섬유 탈크 슬러리 및 바인더의 혼합물은 시트 슬러리의 다음 성분을 가하기 전에 약 10내지 90초의 상대적으로 단시간에 혼합된다.

섬유, 탈크 슬러리 및 바인더가 슬러리를 형성하기 위해 모두 가해진 후, 응집제 및 소포제와 같은 첨가제들이 상기 슬러리에 가해질 수 있다. 이 첨가제들은 임의의 순서로 가해질 수 있다. 일부 실시형태에서, 응집제는 소포제 이전에 가해진다. 이 첨가제들은 혼합 블레이드가 절반의 속도로 작동하는 중에 가해진다. 0.5분의 응집제 첨가 혼합과 0.5분의 소포제 첨가 혼합과 같이, 비교적 단시간에 각 첨가제의 첨가가 이루어진다.

시트 슬러리의 형성 후에 시트 슬러리로부터 예비 치밀화(pre-densified) 가스켓 시트가 형성된다. 예비 치밀화 가스켓 시트는, 위에서 설명된 시트 슬러리로부터 시트를 성형하기 위해 특별히 디자인된 부직포 시트 형성체를 사용하여 제조될 수 있다. 상기 부직포 시트 형성체는 일반적으로 상부, 필터 미디어 및 하부의 세 부분을 포함할 수 있다. 상기 상부 및 하부는 일반적으로 상기 필터 미디어를 둘러싸는데, 일부 실시형태에서 하부는 비유동이며, 반면에 상부는, 예를 들면 필터미디어에 접속하기 위해 하부로부터 분리될 수 있다. 부직포 시트 형성체의 모든 형태 및 크기는 한정되지 않으며, 상기 부직포 시트 형성체에 의해 형성되는 시트의 소망의 크기 및 형태에 대응하여 변화될 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 부직포 시트 형성체는 일반적으로 직사각형 시트를 만들기 위해 직사각형이다.

일부 실시형태에서, 시트 슬러리를 가하기 전에 부직포 시트 형성체에 물이 도입된다. 슬러리가 부직포 시트 형성체에 펌핑되는 데에, 예를 들면 약 3 내지 4 인치의 물이 완충(cushion)을 제공할 수 있다. 물에 의한 완충이 없다면 섬유는 슬러리가 필터 미디어를 접촉할 때 섬유가 응집을 형성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 부직포 시트 형성체의 물의 수위는 필터 미디어보다 더 높다. 시트 슬러리가 물의 윗면에 정체할 수 있고, 물이 부직포 시트 형성체로부터 배출됨에 따라 필터 미디어의 위로 시트 슬러리가 내려 앉는다.

부직포 시트 형성체의 상부 및 하부 사이에 감싸여진 공간에 위치하는 필터 미디어는, 일반적으로 스크린 및 상기 스크린 위에 위치한 필터 페이퍼를 포함할 수 있다. 필터 미디어는 감싸여진 공간을 상부와 하부로 분할한다. 부직포 시트 형성체에 쌓여진 슬러리는 슬러리가 통과하기에 너무 두터워짐에 따라 필터 페이퍼 및 스크린의 위에 정치될 것이다. 일부 실시형태에서, 필터 페이퍼는 부직포 시트 형성체에 형성된 예비 치밀화 시트와 함께 남겨져서, 예비 치밀화 시트가 부직포 시트 형성체로부터 분리될 때 예비 치밀화 시트에 추가의 구조적 지지를 제공한다. 필터 미디어의 메시 크기는, 필터 미디어를 통과하는 데에 물은 가능하게 하면서 슬러리의 통과는 방해하도록 선택될 수 있다. 필터 미디어의 메시 크기는, 또한 필터 미디어를 통하여 시트 슬러리에 있어서 충전제 및 섬유 양쪽의 통과는 방해하도록 선택될 수 있다. 필터 미디어의 메시 크기가 충전제가 통과할 수 있는 그러한 정도라면, 필터 미디어에 형성된 예비 치밀화 시트에서 섬유의 함량은 너무 높아질 것이다.

부직포 시트 형성체의 하부는 비유동적일 수 있으며 일반적으로 배수구와 진공 펌프를 포함하여, 감싸여진 공간의 상부에 위치한 물을 필터 미디어를 통하여 아래로 당겨 부직포 시트 형성체의 밖으로 배출한다. 물을 배수와 진공 펌프의 사용에 의해 제거하여 예비 치밀화 가스켓 시트가 형성된다.

하부의 배수를 통하여 물을 제거하기 전에, 필터 미디어에 쌓여진 시트 슬러리는 필터 미디어 위에 균일하게 분산된다. 이를 수행하기 위해 분산 패들(paddle)이 사용될 수 있으며, 필터 미디어 위에 시트 슬러리가 균일하게 분포된 층이 결과로 나타난다. 일부 실시형태에서, 분산 패들(paddle)은 플런저(plunger)이다. 부직포 시트 형성체로 이송되는 시트 슬러리는 소용돌이 형태로 부직포 시트 형성체에 들어가는 경향이 있다. 쌓여지는 슬러리에 플러저를 작동시켜 소용돌이가 멈추어지고 슬러리가 필터 미디어 위에 균일하게 분산된다.

시트 슬러리가 부직포 시트 형성체에 균일하게 분산된 후에, 하부의 배수가 열려, 부직포 시트 형성체의 내부로부터 물의 제거가 시작된다. 필터 미디어에 대한 물은 필터 미디어를 통해 통과할 수 있으며, 그러므로 필터 미디어를 통과하여 부직포 시트 형성체의 하부에 있는 배수에서 물이 배출되기 시작한다. 일부 실시형태에서, 상기 배출은 0.5분과 같은 비교적 단시간에 열려져서 물이 하부로부터 흘러갈 수 있도록 한다. 물의 배출에 이어서 진공 펌프가 부직포 시트 형성체의 내부로부터 물을 더 제거하도록 켜지고 예비 치밀화 시트를 형성한다. 일부 실시예에서, 진공 펌프는 약 4분 동안 작동된다.

부직포 시트 형성체로부터 물이 충분히 제거되고 예비 치밀화 시트가 형성된 후에, 예비 치밀화 시트가 부직포 시트 형성체로부터 제거될 수 있다. 상부가 들어 올려져 예비 치밀화 시트가 제거될 수 있다. 위에서 설명한 것처럼, 예비 치밀화 시트에 지지를 제공하기 위해 시트에 아직 붙어있는 필터 페이퍼와 함께 예비 치밀화 시트가 분리될 수 있다.

위에서 설명한 예비 치밀화 시트 형성의 다양한 특성이, 사용되는 특정의 물질과 사전 제조 공정과 같은 다양한 변수에 대응하여 조정될 수 있다. 예비 치밀화 시트 형성의 조정될 수 있는 일부 예로서, 사용되는 필터 미디어의 형태, 부직포 시트 형성체에 슬러리를 가하는 방법, 부직포 시트 형성체에 슬러리를 분산하는 방법 및 예비 치밀화 시트를 제거하기 전에 부직포 시트 형성체로부터 제거되는 물의 량이 있지만, 이에 한정되지 않는다.

권취 충전 재료(16)를 제조하는 최종 단계는 시트를 치밀화 하는 것을 포함한다. 일반적으로 치밀화 방법은 예비 치밀화 시트에 열과 압력을 가하는 것을 포함한다. 일부 실시형태에서, 시트를 치밀화 하기 위해 수압 프레스(hydraulic press)가 사용된다. 열은 300~400℉의 범위에서, 압력은 700~800psi의 범위에서 적용될 수 있다. 열과 압력의 적용은 약 7~10분 동안 수행될 수 있으며, 완성된 치밀화 제품은 85~95 ft/lb²의 범위의 밀도를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 박리 필름이 치밀화 전에 시트의 위쪽 및/혹은 아래쪽에 놓일 수 있다. 이 박리 필름은 예를 들면 실리콘으로 코팅된 PET일 수 있다. 또한 치밀화는 칼렌다링에 의해 수행될 수 있다. 치밀화는 연속식 혹은 배치식으로 수행될 수 있다.

일부 실시형태에서, 권취 충전 재료(16)의 제조방법은 연속 습식 내려놓기(continuous wet lay) 공정과 같은 연속 공정이다. 연속 습식 내려놓기 공정은 장망식 초지기(Fourdrinier machine)를 사용하는 전통적인 종이 제조 공정과 유사하다.

연속 습식 내려놓기 공정은 시트 슬러리의 제조와 함께 시작할 수 있다. 가스켓 슬러리 뭉침(sleet slurry)의 제조는 훨씬 더 자세하게 상술한 시트 슬러리의 제조와 유사하거나 동일할 수 있다. 일부 실시형태에서, 시트 슬러리는 첫 번째로 탈크 슬러리를 제조하고, 이 탈크 슬러리에 섬유와 바인더를 가하여 시트 슬러리를 제조하는 단계로 제조될 수 있다. 그렇지 않으면, 탈크, 섬유, 및 바인더가 물과 같이 동시에 함께 혼합되어 시트 슬러리를 형성한다.

일부 실시형태에서, 시트 슬러리가 위에서 훨씬 더 상세하게 설명된 바와 같이 제조되는 것을 포함하여, 연속 습식 내려놓기 공정의 시작 단계에서 제공되는 시트 슬러리는 2~5%의 고형분을 포함할 것이다. 이러한 실시형태에서, 시트 슬러리를 희석하는 초기 단계가, 시트 슬러리의 고형분을 0.5~3%의 범위로 감소시키기 위해 수행된다. 시트 슬러리를 희석하는 것은 시트 슬러리에 더 많은 물을 가하여 실시될 수 있다. 일부 실시형태에서, 이 희석 단계는 장망식 초지기(Fourdrinier machine)의 헤드박스(headbox)에서 일어날 수 있다. 바람직하게, 고형분이 이러한 범위가 되게 시트 슬러리를 희석하는데, 과도한 고형분은 권취 충전 재료(16)가 너무 적셔지고 두꺼운 결과로 나타내기 때문이다. 또한 시트 슬러리를 고형분 0.5% 미만으로 희석하는 것도 바람직하지 못한데, 물의 함량이 너무 높아지면 권취 충전 재료(16)가 얇아지고 약해지는 결과로 나타날 수 있기 때문이다.

연속 습식 내려놓기 공정의 다음 단계에서, 연속적으로 움직이는 와이어 메시 컨베이어 벨트위에서 희석된 시트 슬러리가 연속적으로 이송된다. 희석된 시트 슬러리를 이송하는 방법이 와이어 메시 컨베이어 벨트위에서 희석된 시트 슬러리의 일반적으로 균일한 분포를 가능하게 하는 것이 더 바람직하지만, 와이어 메시 컨베이어 벨트위에서 희석된 시트 슬러리를 이송하는 적절한 어떤 방법도 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 장망식 초지기(Fourdrinier machine)는 헤드박스로부터 와이어 메시 컨베이어 벨트로 희석된 시트 슬러리를 이송하기 위한 적절한 메키니즘을 포함할 수 있다.

와이어 메시 컨베이어 벨트의 메시 크기는, 연속 습식 내려놓기 공정에 의해 생산된 가스켓 재료의 특성을 바꾸는 데 조정될 수 있는 공정 파라미터이다. 일부 실시형태에서, 와이어 메시 컨베이어 벨트의 메시 크기는 24~32의 범위이다(수직 및 수평방향의 제곱인치당 개구의 수). 메시 크기가 더 커지면 슬러리는 컨베이어 벨트를 통과하여 떨어질 수 있다. 메시 크기가 더 작아지면 후속 공정에서 슬러리로부터 물의 제거가 억제될 수 있다.

컨베이어 벨트가 움직이는 속도는, 연속 습식 내려놓기 공정에 의해 생산된 가스켓 재료의 특성을 바꾸는 데 조정될 수 있는 공정 파라미터이다. 일부 실시형태에서, 컨베이어 벨트는 2~5 ft/min 범위의 속도로 운전된다. 이 속도 범위에서 벗어나게 되면, 슬러리로부터 물을 과량으로 제거할 수 있거나(속도가 이 범위보다 더 낮은 경우), 불충분하게 제거할 수 있다(속도가 이 범위보다 더 높은 경우).

와이어 메시 컨베이어 벨트는, 컨베이어 벨트에 의해 이동되는 희석 시트 슬러리로부터 물을 당겨내도록 작동하는 하나 이상의 흡인 박스를 지나면서 움직인다. 와이어 메시 컨베이어 벨트 중에서 물을 잡아 당겨 내기 위하여 흡인 박스는 약한 진공을 사용한다. 적절한 개수의 흡인 박스가 사용될 수 있으며, 흡인 박스는 컨베이어 벨트의 전장 아래에서 위치한다.

컨베이어 벨트에서 희석된 시트 슬러리가 흡인 박스에 노출되는 동안 혹은 이후에, 컨베이어 벨트는 시트 슬러리를 프레스 영역으로 통과시키는데, 이 프레스 영역은 또한 슬러리를 납작하게 하고 부드럽게 하면서 슬러리로부터 물을 추가적으로 제거하는 역할을 한다. 프레스 영역은 컨베이어 벨트가 지나가는 중에 하나 이상의 롤러를 포함할 수 있다. 장망식 초지기(Fourdrinier machine)가 사용될 때, 프레싱(pressing)은 댄디 롤(Dandy roll)을 사용할 수 있다.

프레싱 단계 이후에, 슬러리는 컨베이어 벨트에 의해 슬러리의 물의 함량을 약 5% 아래로 줄이는 건조 영역으로 운반된다. 건조 영역은 스팀으로 가열된 롤러를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 스팀으로 가열된 롤러는 400~500℉ 사이의 온도로 가열된다.

프레싱 단계 이후에, 슬러리는 충분히 건조되어 권취 충전 재료(16)가 형성되는 것으로 변화될 수 있다. 부가적으로 다양한 제조공정이 권취 충전 재료(16)의 형성을 더 마무리하기 위해 수행될 수 있다. 이러한 제조공정 중의 하나가 와이어 메시 컨베이어 벨트에서 재료의 칼렌다링이다. 재료를 매끄럽게 하고 더 균일한 두께로 재료를 제공하기 위해, 일련의 롤러를 통하여 그 위에 배치된 시트 재료가 있는 컨베이어 벨트를 통과시키는 것을 칼렌다링은 포함할 수 있다.

일부 실시형태에서, 위에서 설명된 와이어 메시 컨베이어는 슬러리로부터 물의 제거를 향상하기 위해 15°~35°로 기울어져 배치된다. 컨베이어가 경사져서 배치될 때, 흡입 박스와 가열된 롤러에 의한 슬러리 재료의 건조 및 프레싱을 포함하여, 위에서 설명한 다양한 제조공정으로 슬러리가 노출되는 동안에, 슬러리의 약간의 물이 잔존한다.

위에서 설명된 습식 내려놓기(wet lay) 공정에 몇 가지 변형이 시트 슬러리의 특수한 특성을 위해 제공될 수 있다. 예를 들면, 전통적으로 적용되는 진공압을 증가시키는 것 등에 의해 배수공정이 향상될 수 있다. 일부 실시형태에서, 예비 치밀화 시트의 일반적인 습식 인장강도보다 더 낮으므로, 와이어 메시 컨베이어는 전통적인 부직포 종이 제조방법에서 제공되는 것보다 더 큰 지지를 제공한다. 또, 투과 건조기(throughput dryer)가 통 건조기(canister dryer) 대신에 사용될 수 있다. 예비 치밀화 시트의 일반적 습식 인장강도보다 더 낮게 되므로 투과 건조기가 바람직할 수 있다.

권취 충전 재료(16)를 제조하는 다른 실시형태에서, 다양한 형태와 크기의 시트를 형성하기 위해 금형(mold)을 사용하는 디스크리트(discreet) 방법이 있다. 이 디스크리트(discreet) 방법은 종이 제조 산업에서 사용되는 전통적인 펄프 성형 공정과 유사할 수 있다. 위에서 설명한 시트 슬러리는, 다양한 형태와 배열을 갖는 미세한 메시 스크린으로 흡인될 수 있으며, 이어서 스크린에 의해 형성된 슬러리를 제거하고 건조하는 것이 뒤따라진다. 일부 실시형태에서, 시트 슬러리는 이 디스크리트(discreet) 방법이 사용될 때 약간 변경된다. 예를 들면, 라텍스 바인더가 용매 베이스 엘라스토머로 대체될 수 있다.

압출 가공이 또한 본 명세서에 설명된 권취 충전 재료(16)를 제조하는데 사용될 수 있다. 이 가공에서, 세라믹에 사용되는 전통적인 압출 장치가 사용되어, 시트 슬러리를 다이로부터 밀어내고 성형된 권취 충전 재료(16)를 제조한다. 상기 디스크리트(discreet) 방법에서처럼, 시트 슬러리에서 라텍스 바인더는, 권취 충전 재료(16)를 성형하는 압출 가공을 할 때에 용매 베이스 엘라스토머로 대체될 수 있다.

일부 실시형태에서, 권취 충전 재료(16)는 실크 스크린 가공과 유사하거나 동일한 가공을 사용하여 만들어진다. 일반적으로 말하면, 이 가공은 시트 슬러리를 제공하고(가능한 더 두꺼운 일관성으로), 시트 슬러리를 특정의 형상을 갖는 구멍에 퍼뜨리는 것을 포함한다. 슬러리는 형상화된 구멍에 채워지고, 그리고 나서 구멍의 형상을 갖는 가스켓을 형성할 수 있다.

일부 실시형태에서, 권취 충전 재료(16)는 사출 성형 가공과 유사한 가공을 사용하여 만들어진다. 슬러리 대신에 반죽(paste)을 제조하여 권취 충전 재료(16)를 만든다. 일반적으로, 위에서 설명된 슬러리 제조 공정에서 물을 적게 사용하여 반죽을 제조할 수 있다. 이 반죽은 가열된 배럴로 투입되고, 그리고 나서 예를 들면 스크류형 플런저(plunger)를 사용하여 가열된 금형의 앞에 있게 된다. 일단 금형의 캐비티에 충전되면 물의 증발을 보상하기 위해 보압이 유지된다.

일부 실시형태에서, 권취 충전 재료(16)는 압축 성형 가공으로부터 만들어진다. 이 가공 공정은, 시트 슬러리가 다이의 파인면(negative section)에 채워지고, 오븐에서 가열되고, 상승된 온도와 압력에서 다이의 돌출면(positive section)을 사용하여 압축된다. 그 결과로 압축 성형 가공에서 사용된 다이의 형상을 갖는 권취 충전 재료(16)가 만들어진다.

다이의 파인면에 채워지는 슬러리는, 위에서 보다 더 상세하게 설명한 시트 슬러리와 유사하거나 동일할 수 있는데, 위에서 제공된 슬러리 제조 공정에 따라 또한 제조될 수 있다. 일부 실시형태에서, 슬러리는 다이의 파인면에 배치되기 전에 배출된다. 슬러리를 배출하는 것은, 메시 스크린에 슬러리를 놓아 일정시간 동안 물이 슬러리로부터 아래로 배출되도록 하는 것을 포함할 수 있다. 스크린을 통하여 슬러리를 떨어뜨리지 않는 한, 물을 통과시키는 어떤 스크린도 사용할 수 있다.

다이의 파인면에 슬러리 재료를 배치하는 방식은 제한되지 않지만, 압축하거나 빡빡하게 채우지 않고 다이에 슬러리를 붓는 방식, 또는 다이에 슬러리를 부은 뒤에 슬러리를 빡빡하게 채우는 것과 선택적으로 다이의 파인면에 슬러리를 추가적으로 가하는 방식의 모두를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다이의 파인면에 배치되는 슬러리의 량은, 다이의 파인면의 캐비티 전체를 채우려고 하는 것보다 적은 량이다.

권취 충전 재료(16) 슬러리의 압축 성형에 사용하기에 적합한 어떤 다이도 사용될 수 있다. 이 다이는 예를 들면 스테인리스 스틸로 만들어질 수 있다. 다이의 형태는 한정되지 않지만, 얻어지는 가스켓이 사용되어지는 장비에 대응하여 선택될 수 있다. 일부 실시형태에서, 다이는 길게 늘이는 배열형태를 가질 수 있어, 이에 의해 스트립(strip) 형태의 가스켓을 생산할 수 있다.

슬러리가 다이의 파인면에 배치된 후에, 가열 공정이 수행된다. 다이는 뜨거워지고 일정시간 동안 고온에 노출될 수 있다. 일부 실시형태에서, 고온은 200~250℉(좋게는 212℉)의 범위이다. 일부 실시형태에서, 다이는 1~3시간(좋게는 2시간) 동안 오븐 내에 있다. 가열 공정은 슬러리로부터 물을 더 제거하면서 가스켓 시트 재료가 만들어지도록 한다.

가열 공정에 이어서, 다이의 돌출면이 다이의 파인면에 삽입되어, 다이의 파인면 내부에 권취 충전 재료(16)에 압력을 가할 수 있다. 돌출면(positive section)에 가해지는 압력은 700~900psi(좋게는 750psi)의 범위일 수 있다. 이 공정에서 또한 고온이 적용될 수 있는데, 다이의 돌출면을 통하여 열을 제공하는 것을 포함한다. 일부 실시형태에서, 압력의 적용은 250~350℉(좋게는 300℉)의 범위의 온도에서 수행된다.

압력과 열을 가하여, 권취 충전 재료(16)가 다이의 모양으로 성형될 것이다. 권취 충전 재료(16)는 예비 성형된 재료 밀도의 약 2배가 되는 밀도가 될 수 있다. 권취 충전 재료(16)는 다이로부터 분리되고, 권취 충전 재료(16)의 형태를 가다듬거나 매끄럽게 하는 등과 같은 최종 공정을 거칠 수 있다.

조립 방법의 하나로서, 권취 충전 재료의 시트는 길게 늘어나는 띠(strip)로 길게 잘라진다(또는 그렇지 않으면 위에서 설명한 것처럼 성형된다). 이 띠(strip)는 소망의 와권 가스켓(10)의 특정 파라미터를 수용하기 위한 치수가 될 수 있다. 하나의 특별한 실시형태로, 권취 충전 재료(16)는 약 8 피트 길이인 0.12인치의 띠(strip)로 성형된다. 권취 충전 재료(16)의 띠(strip)는 금속 밴딩(14)의 길이에 대향하여 배치된다. 적어도 하나의 실시형태에서, 금속 밴딩(14)의 두께가 약 0.006~0.008 인치 두께의 범위일 수 있지만, 금속 밴딩(14)의 두께는 약 0.007 인치이다. 금속 밴딩(14)의 너비는 용도에 따라 변할 수 있다. 금속 밴딩(14)과 권취 충전 재료(16)는, 나선형 권회의 탄성 나선 코어(15)의 소망 직경을 형성하기 위한 치수를 가지는 형상 또는 맨드렐에서 권취된다. 다양한 실시형태로, 처음에 2개의 권선이 원주둘레를 따라서 점 용접(spot welded)된다. 일부 실시형태는 3인치를 초과하여 이격되지 않는 최소 3개의 점 용접을 할 것이다. 유사하게, 직경 바같면이 3개의 용접부로 점 용접될 수 있다. 마지막 용접부는 말단 용접이 될 것이다. 이 말단 용접과 최초 용접의 거리는 일부 실시형태에서 1.5인치를 넘어서지 않을 것이다.

와권 가스켓(10)의 다양한 실시형태에서 외측 가이드 링(18)과 내측 가이드 링(20)이 각각 또는 모두 제공될 수 있다. 도 2를 참조하면, 와권 가스켓(10)의 실시형태는 밀봉 요소(12)의 외주에서 외측 가이드 링(18)을 연결한다. 일부 실시형태에서, 이 구조는 억지 끼워 맞춤으로 결합될 수 있다. 일부 실시형태에서, 이 구조는 예를 들면 슬롯 조인트와 같은 다른 기계적 연결 방법을 사용하여 서로 결합될 수 있다. 내측 가이드 링(20)은 밀봉 요소(12)의 내주로부터 내측으로 방사방향으로 뻗어있게 제공될 수 있으며, 외측 가이드 링(18)과 밀봉 요소(12)의 외주 사이의 결합과 유사한 방법으로 결합될 수 있다. 도 1 및 2에 나타낸 것과 같은 실시형태에서, 외측 가이드 링(18)의 두께가 선택된 용도의 파라미터에 따라 제공될 수 있지만, 외측 가이드 링의 두께는 전형적으로 약 0.117 ~ 0.131 인치 사이에서 제공된다. 유사하게, 나타내진 와권 가스켓(10)은, 두께가 선택된 용도의 파라미터에 따라 제공될 수 있지만, 약 0.117 ~ 0.131 인치 사이의 두께를 가진 내측 가이드 링(20)을 포함한다. 외측 가이드 링(18)과 내측 가이드 링(20)의 각각 또는 모두의 두께는, 금속 밴딩(14)의 두께와 소망의 과압축 보호 정도에 의해 결정된다. 외측 가이드 링(18)과 내측 가이드 링(20)의 각각 또는 모두의 너비는, 와권 가스켓(10)의 소망하는 용도와 와권 가스켓(10)을 가운데로 끼우는 대향면의 치수에 의해 결정될 수 있다. 다양한 실시형태는 스테인리스 스틸 316으로부터 제조된 외측 가이드 링(18)과 내측 가이드 링(20)을 사용할 수 있다. 그러나, 인코넬과 같은 다른 물질 또는 고온 야금물이 소망하는 용도와 제조비용의 제한에 대응하여 사용될 수 있다.

고온에서 분해 저항성이 있는 권취 충전 재료는, 전형적으로 함께 부착하거나 결합하려고 하지 않는다. 와권 금속 밴딩(14) 사이로부터 압출되는 권취 충전 재료(16)가 밀봉 면을 형성할 수 있다. 그러나, 압출될 때, 권취 충전 재료(16)는 들러붙기 위한 고유의 능력을 갖고 있지 않아, 대향하는 밀봉 면을 형성하지 못하여 밀봉이 저하된다. 압출된 밀봉 면은, 고온의 충전제의 물질 특성에 따라 고온의 권취 충전 재료를 사용할 때 품질이 떨어지는 경향이 있다. 그라파이트와 같은 보다 표준적인 공업용 충전 재료가 압출로, 효과적인 밀봉 표면이 되는 압출된 밀봉 면을 형성한다. 그러나 그라파이트는 산화분위기에서 850℉를 넘어서는 온도가 지속되거나 급격하게 900℉를 넘어서는 온도로 진입하는 용도에 적합하지 않다. 따라서 와권 가스켓의 다양한 실시형태가 하나 이상의 외장 재료(30)(facing material)의 층을 포함한다. 도 2를 참조하면, 외장 재료(30)의 층은 밀봉 요소(12)의 축선 직교면(32)의 한면 혹은 양쪽면에 고정될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 외장 재료의 층은, 상업적으로 다양하게 사용되는 분무 접착제의 일종인 것과 같은 바인더로 축선 직교면(32)에 고정될 수 있다. 한편, 기계적 가압 끼워 맞춤과 감싸는 것과 같은 다른 고정 방법이 고려되어진다. 도 2에 나타내어진 실시형태에서, 외장 재료(30)의 층의 두께는, 외장 재료(30)의 층의 두께가 약 0.004 ~ 0.020 인치 두께의 범위에 있지만, 약 0.010 인치이다. 외장 재료(30)의 층의 너비는 일반적으로 가스켓 너비에 의해 결정된다.

다양한 실시형태에서, 권취 충전 재료(16)에서와 같이 동일하거나 유사한 제조방법으로, 동일한 재료로, 만들어지는 외장 재료(30)의 층을 사용할 수 있다. 따라서 일부 실시형태에서, 외장 재료(30)의 층은, 무기 충전제, 무기 섬유 및 유기 바인더의 비율을 다양하게 사용하여 제공될 수 있다. 일반적으로 외장 재료(30)의 층의 실시형태로 무기 충전제로서 탈크를 60~90 중량% 범위로 사용한다. 그러한 일부 실시형태에서 외장 재료(30)의 층의 무기 섬유의 함량은 1~14 중량%이다. 유사하게, 외장 재료(30)의 층의 실시형태를 위한 유기 바인더의 함량은 1~8 중량%이다. 외장 재료(30)의 층의 일부 실시형태로 60 중량%를 초과하는 탈크, 20 중량% 미만의 무기 섬유 및 5 중량% 미만의 유기 바인더를 포함하는 것이 제공된다. 외장 재료(30)의 층의 다른 실시형태로 75~90 중량% 무기 충전제, 5~20 중량% 무기 섬유 및 1~5 중량% 유기 바인더를 포함한다. 적어도 하나의 실시형태로, 외장 재료(30)의 층은 약 90 중량% 탈크, 7 중량% 무기 섬유 및 3 중량% 유기 바인더를 포함하여 제조된다.

설명된 실시형태에서, 외장 재료(30)의 층은, 산업계에서 알려진 다양한 절단 방법의 하나로 압축된 시트로부터 잘려진 한 쌍의 환상형 링으로서 제조된다. 위에서 설명된 방법(예를 들면, 연속 습식 내려놓기 공정, 압출 성형, 사출 성형, 디스크리트(discreet) 성형, 및 실크 스크린 공정과 유사한 방법과 같은)이 외장 재료(30)의 층의 최종 성형에 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 외장 재료(30)의 층은 실질적으로 균일한 두께와 밀도를 갖도록 성형되어진다. 외장 재료의 층이 링 모양으로 묘사되지만, 밀봉 요소(12)의 축선 직교면(32)을 대응하는 어떤 형상으로도 성형될 수 있다.

일부 실시형태에서, 외장 재료(30)의 층은, 분산 접착제 혹은 와권 가스켓(10)의 기대 용도에 적합한 다른 접착제를 사용하여 밀봉 요소(12)의 축선 직교면(32)에 부착된다. 이러한 실시형태에서, 접착제가, 외장 재료(30)의 층 또는 밀봉 요소(12)의 축선 직교면(32)의 양쪽면에 적용된다. 그러나, 다른 실시형태에서, 외장 재료(30)의 층은 밀봉 요소(12)의 축선 직교면에, 외장 재료와 탄성 요소의 면 사이에 기계적 결합을 하여, 기계적으로 결합될 수 있다. 이는 밀봉의 축선 직교면으로 외장 재료를 가압하여 수행되어 재료를 맞물리고 약한 결합을 달성할 수 있다.

도 5를 참조하면, 와권 가스켓(10)은, 금속 밴딩(14)의 교호 층을 포함하는 와권형 탄성 밀봉 요소(12)를 포함하여, 탄성 나선 코어(15)를 구획형성한다. 그러나, 금속 밴딩(14) 층 사이에 권취 충전 재료(16)가 배치되지 않는다. 다양한 용도에서, 와권 가스켓(10)의 실시형태는, 밀봉 요소(12)의 외주로부터 외측으로 방사방향으로 뻗어있는 외측 가이드 링(18)을 포함할 수 있다. 와권 가스켓(10)의 일부 실시형태는 밀봉 요소(12)의 내주로부터 내측으로 방사방향으로 뻗어있는 내측 가이드 링(20)을 포함할 수 있다. 와권 가스켓의 다양한 용도에서 외측 가이드 링(18)과 내측 가이드 링(20)의 각각 혹은 모두 사용되거나, 또는 모두 사용되지 않을 수 있다. 외장 재료(30)의 층은 밀봉 요소(12)의 축선 직교면(32)에 한면 또는 양면에 고정될 수 있다.

도 6을 참조하면, 서로 다른 와권 가스켓의 비교 시험이, 24시간 1000℉로 뜨겁게 한 후에 약 600℉의 운전온도에서 밀봉성을 결정하기 위해 수행된다. 이 시험은, 주요 석유화학회사에서 수행되는 허용된 고온 누설 시험을 모방한다. 구체적으로, 시험 플랜지들은, 충전제와 외장 재료를 다르게 포함하는 와권 가스켓의 서로 다른 다섯 종류의 한 종류씩에 각각 맞추어진다. 첫 번째 가스켓(업계 표준 그라파이트)은 표준 그라파이트 충전제를 포함한다. 두 번째 가스켓(충전제 #1)은, 60~90 중량% 범위의 탈크 충전제, 1~14 중량% 범위의 섬유, 및 1~8 중량% 범위의 바인더의 조성을 갖는 충전제 재료를 포함하는 본 기술에 따른 충전 재료를 사용하였다. 세 번째 가스켓(충전제 #2)은, 충전제 #1에서 사용된 동일 재료로부터 형성된 충전제 재료를 포함하지만, 충전제 #1에서 0.23 인치의 두께를 가지는 것에 비해 0.04인치의 두께로 제공된다. 네 번째 가스켓(경쟁자 샘플)은, 질석으로부터 주로 형성된 충전제 재료를 포함한다. 다섯 번째 가스켓(외장 재료가 없는 충전제 #1)은 조성에서 두 번째 가스켓에 유사한 충전제 재료를 사용하였다. 그러나, 외장 재료는 적용되지 않았다. 이 샘플은 질소로 채워지고 시험 온도(600~1200℉ 사이)로 가져가져 질소 누설이 모니터되고 기록되었다. 탈크 충전제 재료와 외장(facing)을 가진 두 번째 가스켓이 다른 샘플 가스켓을 일관되게 능가하는 것을 알 수 있다. 그렇지만, 이 가스켓의 사용 온도는 1000 ℃를 초과할 수 있으며 한계가 없다고 여겨진다.

도 7에, 외장 재료의 일 실시형태의 조성에서, 섬유 함량의 기능에 따른 인장강도와 밀봉성을 실증하는 샘플 데이터가 나타내진다. 특별히, 경향선으로부터 25% 이하의 섬유를 갖는 외장 재료의 조성이 더 큰 밀봉 품질로 나타내는 것을 알 수 있다.

기술이, 특정의 구조, 재료, 방법론적 단계의 특유 용어로 설명되어지지만, 첨부의 특허청구범위에서 정의된 발명이, 기재된 특정의 구조, 재료, 및/또는 단계로 반드시 한정되는 것이 아님은 당연하다. 상기 특정의 관점과 단계는 오히려 특허청구한 발명을 수행하는 형태로서 설명한 것이다. 본 발명의 많은 구체예는 본 발명의 정신 및 영역으로부터 일탈함이 없이 실시될 수 있기 때문에, 본 발명은 이후 첨부되는 특허청구범위에 존재한다. 달리 표시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된(청구범위 이외) 치수, 물리적 특성 등과 같은 것을 포현하는 모든 숫자 또는 용어는, “약”이라는 용어에 의해 모든 경우에 변형될 수 있는 것으로 이해된다. 적어도, 특허청구에 동일한 개념의 적용을 제한하는 시도로서가 아닌 경우에, “약”이라는 용어에 의해 변형되는 본 명세서 또는 특허청구범위에 인용된 각각의 숫자 파라미터는, 적어도 인용된 중요한 숫자의 수를 고려하고 보통의 기술을 적용함에 의해 해석된다. 더구나, 본 명세서에 설명된 모든 범위는, 일부와 모든 부분범위(subrange) 또는 여기에 포함된 일부와 모든 개별 가치를 인용하는 특허청구범위를 위한 지지를 포함하고 제공하는 것으로 이해된다. 예를 들면, 1~10의 기재된 범위는, 최소값 1과 최대값 10의 모든 것이 포함된 즉, 최소값 1 또는 그 이상에서 시작하여 최대값 10 또는 그 이하에서 끝나거나(예를 들면, 5.5~10, 2.34~3.56, 기타 등등), 1~10의 어떤 값(예를 들면, 3, 5.8, 9.9994, 기타 등등)인, 일부와 모든 부분범위(subrange) 또는 일부와 모든 개별 가치를 인용하는 특허청구범위를 위한 지지를 포함하고 제공하는 것으로 고려되어져야 한다.

10: 와권 가스켓, 12: 밀봉 요소, 14: 금속 밴딩, 16: 권취 충전 재료, 18: 외측 가이드 링, 20: 내측 가이드 링, 30: 외장 재료

Claims

금속 밴딩과 권취 충전 재료의 교호층으로 된 와권형 탄성 밀봉 요소를 포함하며,
상기 권취 충전 재료는,
20 중량% 미만의 섬유,
5 중량% 미만의 유기 바인더 및
60 중량% 초과의 충전제를 포함하되,
상기 권취 충전 재료에 존재하는 유기 재료의 총량은 5 중량% 미만이고,
상기 권취 충전 재료에 포함된 모든 충전제는 소수성 충전제인 것을 특징으로 하는 와권 가스켓.
제 1항에 있어서,
상기 탄성 밀봉 요소의 외주로부터 방사방향으로 뻗어있는 외측 가이드 링을 더 포함하는 와권 가스켓.
제 2항에 있어서,
상기 탄성 밀봉 요소의 내주로부터 방사방향으로 뻗어있는 내측 가이드 링을 더 포함하는 와권 가스켓.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 권취 충전 재료가 60~90 중량%의 충전제, 1~14 중량%의 섬유 및 1~5 중량%의 유기 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 와권 가스켓.
제 1항에 있어서,
상기 권취 충전 재료가 90 중량%의 충전제, 7 중량%의 섬유 및 3 중량%의 유기 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 와권 가스켓.
삭제
삭제
금속 밴딩과 권취 충전 재료의 교호층으로 된 와권형 탄성 밀봉 요소를 포함하며,
상기 권취 충전 재료는,
20 중량% 미만의 섬유,
5 중량% 미만의 유기 바인더 및
60 중량% 초과의 충전제를 포함하되,
상기 권취 충전 재료에 존재하는 유기 재료의 총량은 5 중량% 미만이고,
상기 권취 충전 재료에 포함된 모든 충전제는 탈크인 것을 특징으로 하는 와권 가스켓.
제 9항에 있어서,
상기 권취 충전 재료가 60~90 중량%의 충전제, 1~14 중량%의 섬유 및 1~5 중량%의 유기 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 와권 가스켓.
제 9항에 있어서,
상기 권취 충전 재료가 90 중량%의 충전제, 7 중량%의 섬유 및 3 중량%의 유기 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 와권 가스켓.
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제 1항에 있어서,
상기 섬유의 길이는 1~6 mm인 것을 특징으로 하는 와권 가스켓.
제 1항에 있어서,
상기 소수성 충전제의 적어도 일부가 탈크인 것을 특징으로 하는 와권 가스켓.
제 1항에 있어서,
상기 섬유가 규산 섬유인 것을 특징으로 하는 와권 가스켓.
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제 9항에 있어서,
상기 섬유의 길이는 1~6 mm인 것을 특징으로 하는 와권 가스켓.
제 9항에 있어서,
상기 섬유가 규산 섬유인 것을 특징으로 하는 와권 가스켓.
제 9항에 있어서,
상기 탈크가 0.2~1.5 미크론의 범위를 가지는 크기가 작은 입자인 것을 특징으로 하는 와권 가스켓.