KR20040060802A - 씰용 슬라이딩부재 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

고체윤활 특성 및 유체윤활 특성의 양특성이 우수한 씰용 슬라이딩부재 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명의 씰용 슬라이딩부재는 25 ~ 75중량%의 카본골재와 20 ~ 50중량%의 열경화성 합성수지 결합재를 주성분을 하는 씰용 슬라이딩부재로서, 1 ~ 100㎛의 직경을 가진 기공이 독립 분산되어 있다.

Description

씰용 슬라이딩부재 및 그 제조방법{Sliding element for seals and their process of manufacturing}
본 발명은 메카니컬 씰 등에 이용되는 씰용 슬라이딩부재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 유체를 밀봉할 때에 발생하는 응착(凝着)이나 소인(燒印) 현상 등에 의한 마모나 블리스터(Blister)라고 불리는 슬라이딩면의 표면손상을 방지할 수 있는 윤활 특성이 우수한 씰용 슬라이딩부재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유체를 밀봉하는 메카니컬 씰 등의 씰링으로서, 카본 슬라이딩부재가 폭넓게 사용되고 있다. 이런 종류의 카본 슬라이딩부재는 고체윤활성뿐만아니라, 슬라이딩면에 적당한 요철을 가지고 있기 때문에 상대측 슬라이딩부재의 씰 슬라이딩면과의 사이에 밀봉유체에 의한 액막(液膜)을 유지할 수 있어서 우수한 윤활 특성을 발휘한다.
그러나, 메카니컬 씰을 고부하조건에서 사용하면 카본 슬라이딩부재는 우수한 고체윤활성을 발휘하기는 하지만 씰 슬라이딩면이 경계윤활상태가 되고, 부분적으로 씰 슬라이딩면끼리의 고체접촉에 의한 응착현상이 발생하며, 마찰계수가 현저히 높아져 마모에 의해 수명이 짧아지는 경우가 있다. 또한, 슬라이딩면이 경면화(鏡面化)하여 블리스터 현상으로서 '표면기포'가 발생하고, 씰 기능이 손상되어 밀봉유체가 누설되는 경우가 있다.
이러한 문제점들에 대해 카본 슬라이딩부재를 대신하여 고경도·고강도재료로서 탄화규소로 대표되는 경질재료를 채용하고, 상대측 슬라이딩재료로도 탄화규소로 대표되는 경질재료로 기공(氣孔)을 분산시킨 재료를 조합시킨 메카니컬 씰이 사용되는 경우가 있다. 그러나, 이 메카니컬 씰은 하기와 같은 문제점을 가진다.
우선, 탄화규소는 매우 단단하여 내마모성이 우수하지만 고체윤활성이 취약하여, 탄화규소부재끼리 조합하여 고부하조건하에서 슬라이딩하면 슬라이딩면이 바로 경면화한다. 따라서, 슬라이딩 정지시에 슬라이딩면간의 윤활막이 찢어진 경우에는, 경면화된 씰 슬라이딩면끼리가 고착하여 슬라이딩 기동시의 마찰계수가 이상 상승하고 눌어붙는 경우가 있다.
또한, 탄화규소 매트릭스 중에 기공을 분산시킴으로써, 밀봉유체의 슬라이딩면에의 침입에 의한 액체 고임 효과나 슬라이딩시 하이드로다이나믹 효과가 발생하여, 슬라이딩 토크의 이상이나 눌어붙는 것을 경감시킬 수 있다. 그러나, 어떠한 이유에서든 단시간이더라도 씰 슬라이딩면 근방에 밀봉유체가 존재하지 않는 상황이 발생한 경우나, 상대운동하는 씰 슬라이딩면이 유체윤활 상태를 기대할 수 없는 기동시 혹은 정지시에는, 슬라이딩면간이 고체접촉 상태가 되어 상기와 동일한 상태가 되어 버린다.
이러한 고체접촉 상태가 발생하면, 급격한 슬라이딩 발열이 발생하고, 고무패킹 등의 2차 씰링부가 열에 의해 손상되어 씰 기능을 안정하게 유지하는 것이 불가능하게 되거나, 또는 슬라이딩면 사이에 밀봉유체에 용해된 물질이 석출·퇴적해서 씰 기능을 안정하게 유지할 수 없는 상태가 되어 버리는 경우가 있다.
한편, 기공이 분산된 탄화규소 슬라이딩재료를 카본 재료와 조합하여 메카니컬 씰에 채용한 경우가 있다. 이 경우에, 탄화규소 슬라이딩부재끼리의 조합과 비교해 보면 카본 슬라이딩재료가 가지는 고체윤활성에 의해 상기의 단점이 경감된다. 그러나, 이 경우, 독립기공에 의해 홈(凹)을 가진 경질재료에 비교적 연질의 카본재료를 슬라이딩시키는 꼴이 되기 때문에, 슬라이딩에 의해 카본 재료를 할퀴는 꼴이 되어 토크의 상승, 나아가 카본 슬라이딩부재의 마모로 연결되어 버리는 경우가 있다. 또한, 탄화규소 슬라이딩면의 기공(凹)에는 카본의 마모된 분말이 쌓이게 되어, 슬라이딩면에 존재하는 기공에 의해 안정된 유체윤활 효과를 유지하는 것이 불가능하게 되어 버리는 경우가 있다.
본 발명은, 고체윤활 특성 및 유체윤활 특성의 양특성이 우수한 씰용 슬라이딩부재 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1은 마찰특성의 평가결과를 나타낸 f - G 선도이다.
도 2는 비교예 3의 메이팅 링 표면을 나타낸 전자현미경 사진이다.
도 3은 고체윤활 특성의 평가결과인 발열 챠트(상측) 및 슬라이딩면 형상(하측)을 나타낸 그래프이다.
도 4는 유체윤활 특성의 평가결과인 슬라이딩면 형상을 나타낸 그래프이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면, 25 ~ 75중량%의 카본골재와 20 ~ 50중량%의 열경화성 합성수지 결합재를 주성분을 하는 씰용 슬라이딩부재에 있어서, 1 ~ 100㎛의 직경을 가진 기공이 독립 분산되어 있는 씰용 슬라이딩부재가 제공된다. 바람직하게, 상기 기공은 구상(球狀)이며, 그 직경은 2 ~ 100㎛이다. 또한, 기공의 평균 직경은 바람직하게는 3 ~ 70㎛, 더욱 바람직하게는 5 ~ 70㎛이다.
본 발명에 있어서, 기공의 면적율은 1 ~ 20%, 바람직하게는 2 ~ 20%, 더욱 바람직하게는 3 ~ 15%이다.
본 발명에 따른 기공분산형 카본 슬라이딩부재는 흑연, 탄소, 메소페이스 등의 카본 골재 25 ~ 75중량%와 합성수지 결합재 20 ~ 50중량%를 주성분으로 하는 원재료에 구상의 수지를 1 ~ 30중량% 배합하고, 이들을 혼합, 혼련, 성형 등의 공정을 거쳐 소정 온도(800 ~3000℃)로 소성함으로써, 카본 매트릭스 중에 존재하는 구상 수지를 휘발시켜 카본 매트릭스 중에 구상 기공을 독립 분산시킨 것이다.
본 발명에 있어서, 카본 매트릭스 중에는 구상의 기공이 독립 분산되고, 카본 슬라이딩면에 요(凹)부가 형성된다. 이로 인해, 본 발명에 따른 기공분산형 카본 슬라이딩부재는 슬라이딩면간에 고체윤활성과 유체윤활성을 겸비하여, 고부하조건하에서도 양호한 슬라이딩 성능을 유지할 수 있는 고성능 메카니컬 씰용 슬라이딩부재이다.
본 발명에 따른 씰용 슬라이딩부재는 하기의 특성을 가진다.
(1)카본 매트릭스 중에 분산된 기공부에 밀봉유체가 침입하여, 기공부의 밀봉유체가 액고임 효과(기공에 밀봉유체가 침입해서 슬라이등면간에 윤활액으로서 공급되는 효과를 말함.) 및 하이드로다이나믹 효과(씰의 슬라이딩면에 요(凹)부가 존재하여, 회전에 의해 이 요부가 동류체(動流體) 압력과 윤활 영역을 만드는 효과를 말함.)에 의해 액막을 유지하기 때문에, 슬라이딩부재에 대해 부하가 작은 유체윤활상태를 유지할 수 있다.
(2)카본 슬라이딩재료가 가지는 고체윤활성에 의해 유체윤활상태를 기대할 수 없는 메카니컬 씰의 기동시 및 정지시의 마찰계수가 경감된다.
(3)연질의 카본 슬라이딩부재에 기공이 분산함으로써, 경질재료에 기공이 분산된 재료와는 달리, 카본재료의 현저한 마모가 없을 뿐만 아니라 기공부에 의한 유체윤활 특성이 안정하게 유지된다.
상기의 특징에 의해, 탄화규소재료에서 발생된 저윤활상태에서의 응착이나, 슬라이딩 발열에 의한 눌어붙음 등의 슬라이딩면 손상이나, 슬라이딩면에서의 밀봉유체 용해성분의 석출·퇴적 현상은 경감하고, 나아가 카본 슬라이딩부재의 이상 마모·블리스터 현상의 억제·방지나 슬라이딩 발열에 의한 고무패킹 등의 2차 씰링부위의 손상도 방지하여 밀봉유체의 누설을 방지할 수 있게 된다.
또한, 카본 매트릭스 중에 구상의 기공이 독립 분산되어 있기 때문에 겉보기 비중을 1. 55이하로 경량화하는 것이 가능하고, 이에 따라 메카니컬 씰에 있어서도 경량화가 얻어진다. 또한, 메카니컬 씰의 작동이나 이동에 대해서 에너지절약이 가능하다. 다만, 슬라이딩 재료로서의 강도를 유지하는데는 기공분산용 구상 수지의크기 및 배합량을 제어해서 쇼어경도 70 이상의 재료로 할 필요가 있다.
쇼어경도가 너무 높으면 기포가 분산된 종래의 탄화규소로 이루어지는 슬라이딩부재와 동일한 문제를 가질 수 있기 때문에, 쇼어 경도는 130이하가 바람직하다.
상기의 내용을 만족하기 위하여, 구상 수지의 배합비는 총 원재료의 1 ~ 30중량%의 범위가 바람직하다. 또한, 구상 수지의 평균 입경은 3 ~ 50㎛ 범위가, 입도분포는 1 ~ 100㎛의 범위가 바람직하다. 구상 수지의 배합비가 이 범위보다 높은 경우나 구상 수지의 평균입경 및 입도분포가 이 범위보다 큰 경우에는 강도적으로 문제가 발생하거나, 기공이 연속해서 연결되어 유체의 이상 누설을 발생하는 등, 슬라이딩부재로서의 밀봉성에 영향을 끼칠 수 있다. 또한, 구상 수지의 배합비가 이 범위보다 낮은 경우나 구상 수지의 평균입경 및 입도분포가 이 범위보다 작은 경우는 구상 수지를 배합한 효과가 떨어질 수 있다.
본 발명에 따른 구상 수지는 특히 그 조성을 문제시 하지 않지만, 성형 공정에서의 성형온도에 있어서 연화점이나 융점 혹은 휘발 개시온도가 높고, 또한 성형압력에 대해서도 구상이 변형하지 않으며, 성형체 카본 매트릭스 중에 독립 분산할 것을 필요로 한다. 또한, 소성공정에 있어서, 구상 수지의 성분이 소성의 열부하에 의해 90중량% 이상 휘발 비산하고, 성형공정 후의 성형체 카본 매트릭스 중에 존재하는 구상 수지와 대략 동등한 입경 및 배합비를 유지하고 독립 분산할 것을 필요로 한다. 다만, 소성에 의해 카본 매트릭스의 수축이 발생한 경우는, 이 수축에 따라 카본 매트릭스 중의 기공도 수축해도 관계없다. 이러한 조건을 만족하는 수지로서는 폴리 메타크릴산부틸, 폴리메타크릴산메틸, 폴리스틸렌, 폴리아크릴산에스테르, 폴리에틸렌, 나이론 6 등의 합성수지가 있다. 이들은 가교형이어도 좋다. 본 발명에서는 이들 수지를 1종류 또는 2종류 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
결합재로서 배합되는 합성수지는 특히 그 조성을 문제시 하지 않지만, 혼련공정에 있어서 카본 골재의 표면과 젖음성이 우수하고, 성형공정에 있어서 금형의 내부 유동성이 우수할 것을 필요로 한다. 이러한 조건을 만족하는 수지로서, 페놀수지, 에폭시 수지. 푸란 수지(furan resin), 폴리에스테르수지, 나프탈렌수지 등의 합성수지가 있다. 본 발명에서는 이들 수지를 1종류 또는 2종류 이상 선택하고, 배합하여 사용하며, 120 ~ 200℃의 온도에서 몰딩하여 성형할 수 있다. 결합재의 배합율은 총 원재료의 20 ~ 50중량% 범위이면 된다. 이보다 적으면 골재가 결합부족이 되는 한편, 이보다 많으면 소성 휘산에 의해 기공이 많아져 목적하는 구상 수지의 배합에 따른 기공의 컨트롤이 곤란하게 된다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.
실시예 1
71중량%의 난흑연성탄소와 25중량%의 페놀수지 바인더와 4중량%의 가교형 폴리메타크릴산메틸 비드(평균입경 40㎛)를 배합설정하고 혼합, 니더(kneader) 혼련 및 분쇄한 후, 프레스 공정을 이용하여 워터 펌프용 메카니컬 씰의 씰 링 형상으로 160℃에서 성형하고, 질소가스 분위기에서 최고온도 약 1200℃로 소성하여 씰 링을 얻었다. 이 씰 링의 기공면적율, 겉보기비중 및 쇼어경도를 측정하였다. 이것을 표 1에 나타내었다.
실시예 1에 있어서, 기공의 직경을 측정했더니 5 ~ 70㎛의 범위였다. 또한, 이들 기공의 평균을 산출하였더니 30㎛였다. 기공은 거의 모두 구상인 것이 확인되었다.
기공의 직경은 씰 링의 단면사진을 촬영하고 500㎛×500㎛ 범위내의 모든 기공에 대해 측정한 결과이다. 또한, 기공면적율은 그 단면사진에 있어서 500㎛×500㎛ 범위내의 기공의 면적비율로부터 산출했다.
실시예 2
평균 입경이 20㎛의 가교형 폴리메타크릴산메틸 비드를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조건에서 씰 링을 제조했다. 이 씰 링의 기공면적율, 겉보기비중 및 쇼어경도를 측정했다. 이것을 표 1에 나타내었다.
실시예 2에 있어서, 기공의 직경을 측정했더니 3 ~ 25㎛의 범위였다. 또한, 이들 기공의 평균을 산출했더니 15㎛였다. 기공은 거의 모두 구상인 것이 확인되었다.
비교예 1
본 발명에 따른 구상 수지를 배합하지 않고, 즉 75중량%의 난흑연성탄소와 25중량%의 페놀수지 바인더를 배합 설정하고, 혼합, 니더 혼련 및 분쇄한 후, 프레스 공정을 이용하여 워터 펌프용 메카니컬 씰의 씰 링 형상으로 160℃에서 성형하였다. 그리고, 질소가스 분위기에서 최고온도 약 1200℃로 소성하여 씰 링을 얻었다. 이 씰 링의 기공면적율, 겉보기비중 및 쇼어경도를 측정했다. 이것을 표 1에 나타내었다.
비교예 1에 있어서, 기공 직경을 측정했더니 2㎛이하였다. 또한, 이들 기공의 평균을 산출했더니 0.3㎛였다.
비교예1 실시예1 실시예2
난흑연성탄소페놀 수지가교형 폴리메타크릴산메틸평균직경 40㎛평균직경 20㎛ 75wt%25wt%-- 71wt%25wt%4wt%- 71wt%25wt%-4wt%
기공면적율 1% 12% 9%
쇼어경도(HSD) 114 100 103
겉보기중량 1.56 1.45 1.45
마찰특성의 평가
재료의 마찰특성 평가로서, 워터 펌프용 메카니컬 씰을 이용하여 하중과 회전속도를 변화시켜서 슬라이딩 토크를 계측하고, 그 결과를 도 1에 나타내었다. 도 1에서는 종축에 마찰계수(f), 횡축에 베어링특성수(G)(=ZVb/W; Z = 슬라이딩면 근방온도, V = 슬라이딩부의 평균원주속도, b = 슬라이딩폭, W = 전하중)로 했다.
또한, 상대 슬라이딩재료로는 메이팅 링으로서 치밀한 조직을 나타내는 상압 소결의 탄화규소A 및 그 기재에 기공 직경이 1 ~ 150㎛, 평균 직경 35 ~ 65㎛, 기공율 4 ~ 6체적%의 기공이 분산된 탄화규소B를 사용했다. 탄화규소A 및 B의 쇼어경도는 각가 125와 123 이었다.
마찰특성의 평가는 마찰마모시험기에 의해 밀봉유체로 80℃의 수돗물을 이용하고, 회전속도를 500 ~ 8000min-1로, 유체밀봉압력을 대기압(개방)으로 설정하고, 슬라이딩면간의 유체액막이 찢어지기 쉬운 기액(氣液)경계 윤활의 환경이 될 수 있는 조건으로 실시했다. 슬라이딩부재의 조합을 표 2에, 평가결과로서 f - G선도를 도 1에 나타냈다. 상술한 실시예 1의 씰 링과 탄화규소A로 이루어지는 메이팅 링의 조합을 실시예 3, 실시예 2의 씰 링과 탄화규소A로 이루어지는 메이팅 링의 조합을 실시예 4, 비교예 1의 씰 링과 탄화규소A로 이루어지는 메이팅 링의 조합을 비교예 2, 비교예 1의 씰 링과 탄화규소B로 이루어지는 메이팅 링의 조합을 비교예 3으로 하였다.
씰 링 메이팅 링
비교예 2 비교예 1(기공면적율1%) 탄화규소A(기공무)
실시예 3 실시예 1(기공면적율12%) 탄화규소A(기공무)_
실시예 4 실시예 2(기공면적율9%) 탄화규소A(기공무)
비교예 3 비교예 1(기공면적율1%) 탄화규소B(기공유)
도 1의 f - G선도로부터 이하의 것을 알 수 있다.
(1)비교예 2의 분산기공을 가지지 않은 카본 슬라이딩부재와 마찬가지로 기공을 가지지 않은 탄화규소의 조합에서는 마찰계수(f)가 전체적으로 높고, 또한 베어링특성수(G)가 적어짐에 따라 즉, 기액경계 윤활의 환경이 강해짐에 따라 마찰계수(f)가 높아지는 경향이 있다(도 1의 기호◆참조).
(2)비교예 3의 분산기공을 가지는 탄화규소와 기공을 가지지 않은 카본 슬라이딩부재의 조합에서는 마찰계수(f)가 전체적으로 높고, 또한 베이링특성수(G)가 작아짐에 따라, 즉 기액경계 윤활의 환경이 강해짐에 따라 마찰계수(f)가 높아지는 경향이 있다(도 1의 기호□참조). 또한, 도 2에 나타낸 것처럼 탄화규소부재 중의 기공에 카본 슬라이딩부재의 마찰 분말이 고여 있는 곳이 보여진다.
따라서, 탄화규소부재 중의 기공에 의한 액막유지 효과가 연질의 카본 슬라이딩부재의 변형으로 인해 상쇄되고, 결과적으로 마찰계수의 저감이 얻어지지 않았다고 생각된다.
(3)실시예 3 및 4의 분산 구상 기공을 가진 카본 슬라이딩부재와 기공을 가지지 않은 탄화규소의 조합에서는 베이링특성수(G)가 작아지더라도 마찰계수(f)의 상승이 명백히 낮다(도 1의 기호△,▲참조). 이것은, 기액경계 윤활의 환경이 강해지더라도 카본 매트릭스 중의 기공 내에 고인 유체에 의한 액막유지 효과나 카본 슬라이딩부재가 가지는 고체 윤활성에 의한 것으로 생각된다.
(4)실시예 3, 4 및 비교예 3의 결과로부터 기액경계 윤활 조건하에서의 씰 슬라이딩에 있어서는, 경질의 탄화규소재료에 기공을 분산시키는 것보다 고체윤활성을 가지는 연질의 카본 재료에 기공을 분산시키는 편이 마찰계수(f)를 저감할 수 있을 뿐만 아니라, 고체윤활성이 취약한 탄화규소에서 발생하는 경면화, 슬라이딩 발열에 의한 전술한 응착, 소인이나 고무 패킹의 손상 등을 방지할 수 있다고 생각된다.
고체윤활 특성의 평가
재료의 고체윤활 특성의 평가로서, 워터 펌프용 메카니컬 씰을 이용하여 회전속도를 일정하게 한 상태로 슬라이딩면 근방의 발열온도를 계측하였다. 이때, 평가시료로서는 상술한 마찰특성 평가에 사용된 재료를 채용하였다. 평가에 사용된 재료 조합의 내용을 표 3에 나타냈다. 상술한 실시예 2의 씰 링과 탄화규소A로 이루어지는 메이팅 링의 조합을 실시예 5, 탄화규소B로 이루어지는 씰 링과 탄화규소A로 이루어지는 메이팅 링의 조합을 비교예 4로 하였다.
씰 링 메이팅 링
비교예 4 탄화규소B(기공유) 탄화규소A(기공무)
실시예 5 실시예2(기공면적율9%) 탄화규소A(기공무)
고체윤활 특성의 평가는 메카니컬 씰 실기시험기를 이용하여 회전속도를 5000min-1로, 밀봉압력을 대기압(개방)으로 설정하고, 드라이 환경하(메카니컬 씰의 주위에 유체가 존재하지 않는 상태)에서 1시간 슬라이딩시켰다. 평가결과로서, 씰 링 근방에 열전대를 장착하고, 발열온도를 계측함과 동시에 평가후 시료의 슬라이딩면 형상을 계측하였다. 발열 차트 및 평가후 시료의 슬라이딩면 형상을 도 3에 나타냈다.
도 3에 나타낸 발열차트 및 평가후 시료의 슬라이딩면 형상으로부터 이하의 사실을 알 수 있다.
(1)비교예 4의 분산기공을 가진 탄화규소의 슬라이딩부재에서는 슬라이딩을 개시해서 곧 바로 최고온도가 약 380℃까지 도달한 것에 비해, 실시예 5의 분산기공을 가지는 카본 슬라이딩부재에서는 1시간 슬라이딩 종료 직전까지 최고온도가 약 200℃에 머물러 있다.
(2)비교예 4의 분산기공을 가진 탄화규소 슬라이딩부재는 슬라이딩면에 응착마모가 발생하였다. 이에 비해, 실시예 5의 분산기공을 가진 카본 슬라이딩부재는 응착마모가 없을 뿐만 아니라, 양호한 슬라이딩면 상태가 유지되고 있다.
(3)비교예 4의 분산기공을 가진 탄화규소 슬라이딩부재에서는 고무패킹부가 슬라이딩 발열에 의해 눌어붙음이 발생하고 있다.
(4)이상과 같이, 비록 기공분산을 가지고 있다 하더라도, 메카니컬 씰의 슬라이딩 상태가 드라이 환경하에서는 고체윤활성이 있는 카본 재료측이 고체윤활성이 떨어지는 탄화규소보다 우위에 있다고 볼 수 있다.
유체윤활 특성의 평가
유체윤활에 근접한 환경하에서의 재료의 슬라이딩 특성 평가로서, 워터 펌프용 메카니컬 씰을 이용하여 일정 조건하의 회전속도에서 누설량을 계측하였다. 사용한 슬라이딩부재는 상술한 고체윤활 특성의 평가와 마찬가지로, 평가에 사용한 슬라이딩 재료의 조합을 표 4에 나타내었다. 상술한 실시예 2의 씰 링과 탄화규소A로 이루어지는 메이팅 링의 조합을 실시예 6, 탄화규소B로 이루어지는 씰 링과 탄화규소A로 이루어지는 메이팅 링의 조합을 비교예 5로 하였다.
씰 링 메이팅 링
비교예 5 탄화규소B(기공유) 탄화규소A(기공무)
실시예 6 실시예2(기공면적율9%) 탄화규소A(기공무)
유체윤활 특성의 평가는 메카니컬 씰 실기시험기를 이용하여 밀봉유체에 LLC(long life coolant)50% 수용액:90℃, 회전속도를 4000min-1로, 유체밀봉압력을 0.2MPa로 설정하고, 시험시간을 1000시간의 조건에서 씰 성능평가를 실시하였다. 평가결과로서 1000시간(시험시간)의 총 누설량 및 평가후의 슬라이딩면 형상을 도 4에 나타냈다.
도 4에 나타낸 누설량 및 평가후의 슬라이딩 형상으로부터 이하의 것을 알 수 있다.
(1)비교에 5의 분산기공을 가진 탄화규소 슬라이딩부재에서는 씰 누설량이 적을 뿐만 아니라 슬라이딩면 상태도 양호하다.
(2)실시예 6의 분산기공을 가진 카본 슬라이딩부재에서도 씰 누설량이 적고, 슬라이딩면 상태도 양호하다.
(3)따라서, 유체윤활에 근접한 환경하에서는 분산기공을 가지는 슬라이딩부재라면, 탄화규소재료이거나 카본재료라도 씰 성능에 있어서는 현저한 차이를 가지지 않는다고 생각된다.
본 발명에 의하면, 고체윤활 특성 및 유체윤활 특성의 양특성이 모두 우수한 씰용 슬라이딩부재 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
이상, 설명한 실시예는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 기재된 것으로서, 본 발명을 한정하기 위해 기재된 것은 아니다. 따라서, 상기 실시예에 개시된 각 요소는 본 발명의 기술적 범위에 속하는 모든 설계 변경이나 균등물을 포함하는 취지이다.

Claims (11)

  1. 25 ~ 75중량%의 카본 골재와 20 ~ 50중량%의 열경화성 합성수지 결합재를 주성분을 하는 씰용 슬라이딩부재에 있어서,
    1~ 100㎛의 직경을 가진 기공이 독립 분산되어 있는 씰용 슬라이딩부재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기공은 구상(球狀)이며, 기공의 평균 직경은 2 ~ 100㎛인 씰용 슬라이딩부재.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기공의 면적율은 1 ~ 20%인 씰용 슬라이딩부재.
  4. 제 1항에 있어서,
    쇼어경도가 70 이상, 겉보기비중이 1.55 이상인 씰용 슬라이딩부재.
  5. 제 4항에 있어서,
    쇼어경도가 130 이하인 씰용 슬라이딩부재.
  6. 청구항 제 1항에 기재된 씰용 슬라이딩부재와 상기 씰용 슬라이딩부재보다단단한 재료로 구성되어 있는 상대측 슬라이딩부재의 씰 조합.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 상대측 슬라이딩부재는 탄화규소로 구성되어 있는 씰 조합.
  8. 25 ~ 75중량%의 카본 골재와 20 ~ 50중량%의 열경화성 합성수지 결합재를 주성분을 하는 원재료에, 1 ~ 30중량%의 구상 수지를 배합하고, 이것을 혼합, 혼련 및 성형한 후, 소정 온도에서 소성하는 씰용 슬라이딩부재의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 구상 수지의 입경이 1 ~ 100㎛인 씰용 슬라이딩부재의 제조방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 구상 수지는 폴리 메타크릴산부틸, 폴리메타크릴산메틸, 폴리스틸렌, 폴리아크릴산에스테르, 폴리에틸렌 및 나이론 6으로부터 선택되는 1종류 또는 2종류 이상의 수지로 이루어지고, 당해 수지의 연화점, 융점 및 휘발 개시온도가 상기 성형온도보다 높은 씰용 슬라이딩부재의 제조방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 열경화성 합성수지 결합재는 페놀수지, 에폭시수지, 푸란수지, 폴리에스테르수지 및 나프탈렌수지로부터 선택되는 1종류 또는 2종류 이상의 수지로 이루어지고, 당해 성형온도가 120 ~ 200℃, 상기 소성온도가 800 ~ 3000℃인 씰용 슬라이딩부재의 제조방법.
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