KR20000015807A - 가스켓용지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무게비로 4 - 50 % 아라미드 섬유펄프, 4 - 10 % 폴리머바인더, 60 - 90% 실리케이트 광물 및 2 - 15% 무기질 바인더로 구성되는 무석면 가스켓용지에 관한 것으로, 지료제조 방법은 무게비로 고체함량 약 2%의 슬러리를 만들기위해 물에 아라미드 섬유를 혼합시키는 단계, 펄프를 물로 희석시키는 단계, 혼합물에 실리케이트 광물을 첨가하는 단계, 혼합물을 교반시키는 단계, 무게비로 고체함량 약 4%의 슬러리를 만들기위해 혼합물을 물로 더욱 희석시키는 단계, 건조성분이 총조성의 약 1%가 되도록 지제조용 명반 10%용액을 첨가하는 단계, 혼합물을 교반하는 단계, 혼합물에 무기질 바인더를 첨가하는 단계, 무게비로 고체함량 약 50%의 폴리머 바인더를 혼합물에 첨가하는 단계, 폴리머 바인더가 완전분산될 때까지 기다리는 단계 및 표면액이 맑아질때까지 지제조용 명반을 더욱 첨가하는 단계로 구성된다.

Description

가스켓용지

본 발명은 실린더헤드 가스켓같은 유체밀봉용으로 사용하기 적합한(그러나 이 용도에 전용적인 것은 아닌) 지(紙 ; paper)에 관한 것이다.

웨브형성제로서 소량의 셀룰로스를 포함하며 유리섬유 및/또는 광물섬유같은 다른 섬유들에 기초하여 무석면의 가스켓용지 (gasket paper)를 만드는 것은 공지되어 있다. 예를들면, GB-A-2138854 및 2138855 는 충전재로 볼 클레이 (ball clay)를 사용하는 셀룰로스함유 조성을 기술하고 있으며, GB-A-2250302는 셀룰로스가 없으며 충전재로 소성백토 및 볼클레이의 특정혼합물을 포함하는 가스켓물질을 기술하고 있다.

볼 클레이를 포함하는 이들 무석면 제품들은 통상의 사용시 양호한 성능을 보이나, 고온거동은, 특히 실제사용을 모사하는 장기간의 실험시, 응력완화(또는 크립)면에서 부적당한 것으로 관찰되었다. 크립은 볼트연결부에 하중손실을 초래하여서 가스켓의 파손으로 이어질 수 있으므로, 고온에서의 사용시 보다 양호한 응력유지가 요구된다.

볼 클레이 성분을 층상의 카올린계 클레이(layred kaolinitic clay)나 섬유상 체인 실리케이트 (fibrous chain silicate) 또는 이들의 혼합물로 대치하면 양호한 크립능이 얻어지는 것으로 밝혀졌다.

본 발명에 의해, 무게비로 4 - 15 % 아라미드 섬유펄프, 60 - 90% 실리케이트 광물, 4 - 10 % 폴리머 바인더 및 2 - 15 % 무기질 바인더로 구성되는 지(紙)로 탈수시킬 지료(紙料 ; paper stock)의 제조방법이 무게비로 고체함량의 약 2%의 슬러리를 만들기 위해 물에 아라미드 섬유를 혼합시키는 단계, 펄프를 물로 희석시키는 단계, 혼합물에 실리케이트 광물을 첨가하는 단계, 혼합물을 교반시키는 단계, 무게비로 고체함량 약 4%의 슬러리를 만들기위해 혼합물을 물로 더욱 희석시키는 단계, 건조성분이 총조성의 약 1%가 되도록 지제조용 명반 10%용액을 첨가하는 단계, 혼합물에 무기질 바인더를 첨가하는 단계, 무게비로 고체함량 약 50 % 의 폴리머 바인더를 혼합물에 첨가하는 단계, 폴리머 바인더가 완전분산될때까지 기다리는 단계 및 표면액이 맑아질때까지 지제조용 명반을 더욱 첨가하는 단계로 구성된다.

본 발명의 또 다른 면에서, 실리케이트 광물의 일부가 아타펄자이트(attapulgite)로 구성된다. 무기질 바인더는 아교질 실리카가 바람직하며, 폴리머 재료는 니트릴 고무가 바람직하다. 본 발명에 따라 생산되는 특히 바람직한 지는 무게로 4 - 8 % 아라미드 섬유펄프, 5 - 8 %폴리머 바인더, 75 - 90 % 실리케이트 광물, 및 4 - 10 % 아교질 실리카로 구성된다. 본 명세서에서 "아라미드"는 폴리아로마틱 아미드(polyaromatic amide)물질을 말한다. 본 발명의 조성은 적어도 두 상이한 방식으로 사용될 수 있다. 아교질 실리카와 함께 소성 백토의 사용은 수-항결빙 혼합물 및 오일같은 유체에대한 밀봉성 및 유체저항을 증가시키기 위해 폴리부타디엔 같은 다른 수지나 실리콘으로 함침될 수 있는 지 생산에 적합하다. 또는 아타펄자이트를 포함하여서 물에 노출될 때 팽창하는 지 생산이 가능하다. 이러한 지류는 수지함침처리없이 사용될 수 있다.

따라서 본 발명은 수지함침 전처리하여 및 전처리없는 본 발명의 지로부터 가스켓을 제조하는 공정을 포함한다.

놀라웁게도, 본 발명의 조성에의해(전에는 필수원료로 생각되었던)볼클레이 제거로 무기질 섬유의 사용없이 고온에서 향상된 크립능을 달성할 수 있음이 밝혀졌다.

본 발명을 보다 잘 이해할 수 있도록, 바람직한 실시예가 후술될 실시예를 참조하여 예시적으로 설명될 것이다.

간명화를 위해, 크립능은 22시간동안 300℃에 시료가 노출되는 ASTM 시험 F1276 에 기초한 방법으로 결정되었다. 상기 시간은 일부 다른 시험에 비해 상당히 길다고 생각되나, 실험에 의하면 응력완화는 실사용에 보다 접근하는 훨씬 긴 노출이후에도 상당히 높은 것으로 나타났다.

시험은 보통강 코어의 양측에 시험지를 부착시키고, 내경 14.7 mm, 외경 34.5mm의 환상샘플을 절취한 후, ASTM F1276에 기초하여 58.6Mpa 의 초기응력을 가하고, 300℃ 에서 22 시간 후 잔류응력이 측정되고, 응력완화를 계산후 통상적인 방식으로 1.0mm의 지두께로 평균하는 방식으로 실행되었다. 이 과정이 공지방식으로 얻어진 지의 시험을 포함하여 후술될 전 실시예에서 사용되었다.

실시예 1

생산된 지의 조성은 다음과 같다.

건중량 %

피브릴화된 아라미드 섬유 펄프 8

소성 백토 76

니트릴 고무 6

아교질 실리카 10

지료준비

아라미드 섬유가 무게비로 고체함량 약 2 % 의 슬러리를 얻기위해 물에 분산되었다. 이 펄프는 50˚SR 의 여수도(freeness)를 갖는다. 펄프는 혼합용기에서 40℃ 상태로 물로 더욱 희석되었다. 소성 백토가 첨가된 후 혼합물을 교반시켰다. 무게비로 고체함량 약 4%의 슬러리를 얻기위해 물이 더욱 첨가되었다. 지제조용 명반 10%용액이 첨가되어서 건조성분이 총 조성의 약 10%가 되었다. 혼합물을 2분간 교반후 30%고체함량 현탁으로 아교질 실리카를 첨가하였다. 혼합물을 5분간 더 교반하고 약 50%의 고체함량을 갖는 라텍스형태 니트릴고무를 첨가하였다. 니트릴 고무라텍스는 혼합물에 첨가전 물에 의해 5:1 로 희석되었다. 완전히 분산되었을 때 표면액이 맑아질때까지 지제조용 명반용액을 더욱 첨가하여서 라텍스를 섬유 및 충전재에 석출시켰다.

지 제조

지는 상기 지료로부터 탈수 와이어 메쉬로 탈수, 압착 및 건조시키는 공지기술로 만들어 졌으며, 폴리아크릴아미드 응결제가 사용되었다. 이후 지는 공지의 2 - 보울 캘린더를 사용하여 필요밀도로 윤내었다.

얻어진 지는 다음과 같은 특성을 갖었다.

두께 0.83mm

평량(substance) 920 gm^-2

밀도 1100 kgm^-3

인장강도 4.2 MPa

34.5 MPa에서의 압축 14.3%

응력완화 24.8%

GB 2250302에 의해 만들어진 공지의 지는 동일시험방식으로 42%의 응력완화를 보였다.

상기 특성외에 50% 물과 50% 항결빙제(w/w) 혼합물에 대한 지의 밀봉능이 측정되었다. 10.3 MPa의 밀봉응력이 환상의 지샘플에 가해졌고 물/항결빙제 혼합물의 내부압은 단계적으로 1bar로 증가되었다. 각 압력은 5분간 유지되었고 누설이 일어나는 압력이 기록되었다. 상기 지샘플은 내부압 2bar에서 누설되었다.

지의 밀봉능은 실리콘 수지로 함침시 놀라울정도로 향상될 수 있음이 밝혀졌으며, 10bar의 유체압력에서도 밀봉되었다.

실시예 2

하기조성으로부터 전술한 방법으로 지가 준비되었다.

건중량 %

파브릴화된 아라미드 섬유 펄프 4

소성 백토 30

아타펄자이트 50

아교질 실리카 10

니트릴 고무 6

지의 특성은 다음과 같았다.

두께 0.65 mm

평량 860 gm^-2

밀도 1330 kgm^-3

인장강도 7.0 MPa

34.5 Mpa 에서의 압축 15.3 %

응력완화 29.8 %

밀봉시험이 전술한 것과 같이 실시되었으며, 10.3 Mpa의 밀봉압에서 누설의 검출없이 10bar의 내압을 밀봉하는 것으로 밝혀졌다. 또한 지는 3.4 Mpa의 밀봉압에서 10bar 유체압을 밀봉하였다.

Claims (9)

1. 무게비로 4 - 15% 아라미드 섬유펄프, 60 - 90% 실리케이트 광물, 4 - 10% 폴리머 바인더 및 2 - 15% 무기질 바인더로 구성되는 지(紙)로 탈수시킬 지료(紙料)의 제조방법에 있어서, 무게비로 고체함량 약 2%의 슬러리를 만들기위해 물에 아라미드 섬유를 혼합시키는 단계, 펄프를 물로 희석시키는 단계, 혼합물에 실리케이트 광물을 첨가하는 단계, 혼합물을 교반시키는 단계, 무게비로 고체함량 약 4%의 슬러리를 만들기위해 혼합물을 물로 더욱 희석시키는 단계, 건조성분이 총조성의 약 1%가 되도록 지제조용 명반 10%용액을 첨가하는 단계, 혼합물을 교반하는 단계, 혼합물에 무기질 바인더를 첨가하는 단계, 무게비로 고체함량 약 50%의 폴리머 바인더를 혼합물에 첨가하는 단계, 폴리머 바인더가 완전분산될 때까지 기다리는 단계 및 표면액이 맑아질때까지 지제조용 명반을 더욱 첨가하는 단계로 구성된 지료의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 첨가된 실리케이트 광물의 적어도 일부가 섬유상 체인 실리케이트로 구성되는 방법
3. 제 2 항에 있어서, 첨가된 섬유상 체인 실리케이트가 아타펄자이트인 방법.
4. 제 1 - 3 항중 하나에 있어서, 첨가된 실리케이트 광물이 층상의 카올린계 클레이로 구성되는 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 첨가된 클레이가 소성백토로 구성되는 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 소성백토가 800℃ 이상에서 소성되는 방법.
7. 제 1 - 6 항중 하나에 있어서, 첨가된 무기질바인더가 아교질 실리카인 방법.
8. 상기항중 하나에 있어서, 첨가된 폴리머 바인더가 니트릴 고무인 방법.
9. 상기항중 하나에 있어서, 지료조성이 무게비로 4 - 8% 아라미드 섬유펄프, 5 - 8% 폴리머 바인더, 75 - 90% 실리케이트 광물, 4 - 10% 무기질 바인더로 구성되는 방법.