KR20070041766A - 정적 밀봉부 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지지층(3)을 포함하는 형태의 정적 밀봉부에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 탄성중합체 층이 상기 지지층의 적어도 한 표면에서 냉간-피복되고, 이어서 가열된 몰드 내에서 성형되며, 상기 몰드 내에서 경화도 이루어지고, 선택적으로 나사산 또는 리브를 형성한다. 지지층은 모든 표면이 탄성중합체로 덮혀 있는 것은 아니라는 점과, 덮혀 있지 않은 영역이 밀봉 이외의 기능을 수행한다는 점을 특징으로 한다.

탄성중합체, 밀봉부, 지지층, 릿지

Description

정적 밀봉부{STATIC SEAL}

본 발명은 정적 밀봉부에 관한 것이다.

본 발명의 밀봉부는 비-운동 부품과 커버 사이에 밀봉을 제공하기 위해 자동차 장치에 사용될 수 있다. 유도 매니폴드 개스킷을 형성하도록 타이밍 기어 하우징 내의 오일 팬, 실린더 헤드, 오일 펌프, 물 펌프와 같은 것, 또는 연료 전지 전극을 조립할 때를 예로 들 수 있다.

현재 여러가지 형태의 정적 밀봉부가 존재하고 있다.

한 밀봉부는 탄성중합체로 제조된다. 이러한 밀봉부는 값이 싸고 댐핑 성질을 갖는 이점이 있다. 그러나, 밀봉부는 조립 전에 기계적 강도가 부족하고, 볼트 구멍의 중심 사이의 공간에 대해 제어가 잘 이루어지지 않고, 따라서 다루기가 어렵고 조립도 힘들어진다. 또한, 이러한 밀봉부는 압축 제한의 이점을 갖고 있지 않고, 심(shim)이 삽입되지 않는다면 밀봉되는 요소 사이의 한정된 공간을 제공하지 않고, 따라서 단단히 조여진 상태에서 파열될 위험이 생길 수 있다.

또 다른 밀봉부는 밀봉되는 용기에 직접 칠해지는 실리콘 풀로 제조된다. 이 러한 형태의 밀봉부는 예를 들어 실린더 헤드 커버에 사용될 수 있다. 여기서, 실리콘 풀의 비드(bead)는 조립 라인에 있는 로봇에 의해 칠해진다. 이러한 밀봉의 이점은 가격이 저렴하다는 것이고, 결점은 풀이 칠해지는 밀봉이 가해지는 커버가 제거될 때 파괴된다는 것과 새롭게 비슷한 밀봉을 가하기가 어렵다는 점이다.

또 다른 형태의 밀봉부는 제지 기술로 만들어진 카드보드 지지층(섬유 및 탄성중합체)으로 만들어진다. 이러한 밀봉부는 종종 오일 팬용 개스킷으로 사용되며, 때로는 실린더 헤드 커버로 사용된다. 이러한 밀봉부는 값이 싸다는 것이 장점이지만 밀봉은 그냥 일반적인 것일 뿐이다.

또 다른 형태의 밀봉부는 덮힌 금속형 밀봉이다. 이것은 스테인리스 강 또는 기타 재료와 같은 금속 재료의 스트립으로서, 그 두께는 대략 0.2 내지 0.4mm이며, 밀봉을 방지하는 응력을 제공하도록 적어도 하나의 연속적인 리브를 갖고 있다. 강철을 보호하기 위해, 이 금속 스트립은 몇 마이크론 정도의 두께를 갖는 니트릴과 같은 탄성중합체 또는 불침투성 표면층을 형성하는 플루오르화 처리된 형태의 탄성중합체로 피복된다.

이러한 밀봉부는 가격도 좋고 밀봉 품질도 좋지만, 이를 제조하기 위해서는 상당한 생산설비(코팅 라인)가 필요하다.

미국특허 US-A-4 625 979는 실린더 헤드 개스킷에 관한 것으로서, 몇몇의 라미네이트 층으로 구성된 코어를 포함하는데, 이 코어는 예를 들어 중합체로 결합된 석면 또는 유리 섬유를 포함하는 두 개의 섬유층으로 양 측면에서 피복된 금속 코어이다. 유체 통로 개구가 스크린 프린팅에 의해 피복된 일정한 높이의 실리콘 밀 봉 비드로 둘러싸여 있고, 각각 조여질 때 실리콘의 변형을 제한하도록 설계된 더 단단한 리브에 의해 한쪽 측면에서 경계를 이룬다.

국제특허공보 WO-99/13248은 연강(mild steel)으로 제조된 금속 코어를 포함하는 정적 밀봉부에 관한 것으로서, 각각의 표면이 냉간-피복(cold-deposit)된 탄성중합체 층으로 피복되고, 전체가 탄성중합체를 성형하고 경화시키도록 설계된 가열된 몰드 내에 위치되고, 밀봉 리브 또는 릿지가 선택적으로 제공된다.

종래 기술의 여러가지 밀봉부는 밀봉 기능만을 수행하도록 설계되어 있다.

본 발명의 목적은 밀봉 기능 뿐만 아니라 간단하게 생산하면서도 적어도 하나의 다른 기능을 수행하는 정적 밀봉부를 제공하는 것이다.

이를 위해, 지지층을 포함하고, 탄성중합체 층이 상기 지지층의 적어도 하나의 표면에서 냉간-피복되고 이어서 가열된 몰드 내에서 성형되고, 상기 가열된 몰드 내에서 경화도 발생하며, 릿지 또는 리브가 선택적으로 형성되는, 정적 밀봉부에 있어서, 상기 지지층은 전체 표면 중 일부분이 탄성중합체로 덮혀 있지 않고, 덮혀 있지 않은 영역은 밀봉 이외의 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 정적 밀봉부가 제공된다.

이러한 밀봉부의 한 실시예에서, 상기 지지층은 구멍이 뚫린 지지층이고, 상기 지지층은 천공되거나 그물망을 형성하도록 엮어져 있고, 탄성중합체로 덮혀 있지 않은 영역은 필터의 작용을 한다.

따라서, 상기 밀봉부는 밀봉부가 포함하는 특정 구멍 주위에서 밀봉 기능을 수행하고, 탄성중합체로 덮혀 있지 않은 영역은 천공된 지지층을 노출시키고, 천공된 지지층은 예를 들어, 물, 또는 공기 회로를 위한 필터의 역할을 한다.

이러한 밀봉부의 다른 실시예에서, 상기 지지층은 연료 전지의 전극을 형성하는 직사각형의 금속판이고, 금속판의 중심부는 탄성중합체로 덮혀 있지 않고, 금속판의 주변부는 적어도 한 표면에서 탄성중합체로 덮혀 있고, 유체 또는 조임 볼트가 통과하도록 구멍이 제공된다.

지지층은 전극으로서, 교대로 양극 및 음극의 기능을 하며, 탄성중합체를 포함하는 주변 영역은 두 개의 인접한 판 사이에서 누출을 막고, 이 주변 영역은 볼트와 유체가 누출 없이 통과할 수 있게 한다.

상기 지지층은 연료 전지의 양극 및 음극사이에 위치되는 반투과막이고, 상기 반투과막의 중심부는 탄성중합체로 덮혀 있지 않고, 적어도 하나의 인접한 양극 또는 음극을 밀봉하기 위해 반투과막의 주변 영역은 적어도 한 표면이 탄성중합체로 덮혀 있을 수 있다.

밀봉부의 또 다른 실시예에서, 상기 지지층은 전기적으로 연결되도록 탄성중합체로 덮혀 있지 않은 적어도 하나의 영역을 포함하는 전기 전도성 강화재이고, 전기 전도성 강화재의 나머지 표면은 전기 절연 및 밀봉을 제공하는 탄성중합체로 덮혀 있다.

여기에서 목적은 예를 들어 밀봉부의 강화재를 통해 전기적으로 밀봉된 하우징에 연결하는 것일 수 있다.

예를 들어 전자 분야에서 프린트 회로를 밀봉하는데 적합한 또 다른 실시예에서, 상기 지지체는 탄성중합체로 덮혀 있지 않은 적어도 하나의 영역을 포함하는 합성 재료로 된 전기 절연 강화재이고, 상기 절연 강화재의 나머지 영역은 탄성중합체로 덮혀 있어 밀봉과 전기 절연을 제공한다.

밀봉부의 또 다른 실시예에서, 상기 지지층은 3차원 변형을 포함하는 탄성중합체로 덮혀 있지 않은 적어도 하나의 영역을 포함한다. 변형은 예를 들어 추가 부품을 부착하기 위한 또는 유체 편향기로서 사용하기 위한 압착된 채널에 대응할 수 있다.

탄성중합체 층의 두께는 성형 후에 0 내지 2mm이다. 상기 탄성중합체 층의 두께는 밀봉부의 지정된 표면에서 달라질 수 있고, 양 표면이 덮혀 있는 경우 두 표면 사이에서 달라질 수 있다.

상기 밀봉부는 0.05 내지 2mm의 높이까지 상기 탄성중합체 층 위로 올라오는 릿지 또는 리브를 포함할 수 있다.

릿지는 연속적이거나 불연속적일 수 있고, 그 높이는 일정하거나 일정하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 릿지의 높이는 릿지의 길이부를 따라 달라질 수 있고, 양 표면이 덮혀 있는 경우 상기 릿지의 높이는 서로 상이하거나 밀봉부의 두 표면에서 상이하다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 상기 탄성중합체는 상기 지지층의 엣지를 덮고 선택적으로 비드를 형성할 수 있다. 이것은 엣지를 보호하기 위한 간단한 덮개 또는 밀봉 성질을 갖는 비드일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 지지층은 탄성중합체가 용이하게 부착되도록 적어도 하나의 표면에 홈을 포함할 수 있다.

그러나, 본 발명은 비제한적인 밀봉부에 대한 여러 실시예와 첨부된 도면을 참고하여 아래의 설명에 의해 명확히 이해될 수 있다.

도 1은 필터 기능을 수행하는 밀봉부의 평면도.

도 2는 연료 전지용 전극의 평면도.

도 3은 연료 전지의 여러 요소에 대해 분해되고 확대된 부분 단면도.

도 4는 도 3의 요소가 조립된 상태를 나타내는 도면.

도 5는 연료 전지의 박막의 단면도.

도 6은 전기적 접속 기능을 수행하는 요소의 사시도.

도 7은 유체 분배 채널을 포함하는 밀봉부의 단면도.

도 8은 유체 분배 채널을 포함하는 밀봉부의 단면도.

도 9는 3차원으로 변형된 부품을 포함하는 밀봉부의 사시도.

도 10 및 도 11은 엣지가 탄성중합체로 덮혀 있는 두 밀봉부의 엣지의 단면도.

도 12 및 도 13은 탄성중합체가 홈에 고정된 밀봉부의 중앙부의 두 부분 단면도.

도 1은 촘촘히 짜여진 그물망으로 구성된 지지층(3), 즉 구멍이 뚫린 지지층을 포함하는 밀봉부(2)를 나타낸다. 이 지지층은 여러가지 형태의 재료로 만들어질 수 있는데, 구체적으로는 스테인리스 강, 알루미늄, 또는 플라스틱으로 제조될 수 있다. 지지층(3)의 두 개의 표면 중 적어도 한 표면에, 탄성중합체 층(4)이 놓여 있고, 이 탄성중합체의 두께는 성형 후에 0 내지 2mm가 된다. 지지층은 조임 볼트의 통로가 되는 구멍(5)을 구비하며, 유체가 통과하는 다른 구멍(6)도 구비하고 있고, 상기 유체가 통과하는 구멍은 릿지(7)에 의해 지지층의 적어도 한 표면에 둘러싸여 있고, 릿지의 높이는 탄성중합체 층으로부터 0.05 내지 2mm이다. 구멍이 뚫려 있는 지지층(3)은 탄성중합체로 덮히지 않은 영역에서 볼 수 있으며, 이 영역은 오일, 공기, 또는 물과 같은 유체의 통로에 대한 필터로서 작용한다.

도 2는 연료 전지용 전극을 나타낸다. 이 전극은 판(8)으로 구성되어 있고, 판의 중심부는 탄성중합체로 덮혀 있지 않다. 탄성중합체(9)는 판의 양 측면의 주변 영역에 존재한다. 이 주변 영역은 조임 볼트의 통로용 구멍(10)과 유체의 통로용 구멍(12)을 포함하고 있다. 도 3 및 도 4에서 볼 수 있듯이, 탄성중합체 층은 밀봉을 향상시키기 위해 릿지(13)를 포함하고 있다. 탄성중합체 층의 두께는 표면당 0 내지 2mm 정도가 될 수 있고, 탄성중합체와 비교하여 릿지의 높이는 0.05 내지 2mm 이다.

도 3 및 도 4에서 볼 수 있듯이, 두 표면에서 상이한 높이를 갖는 탄성중합체 층을 가질 수 있고, 동일한 도면에서 볼 수 있듯이, 한 표면에서 높이가 일정하 지 않은 탄성중합체 층을 가질 수 있다.

릿지가 제공되는 곳에서 릿지(13)의 높이는 일정할 수도 있고 아닐 수도 있다.

도 3 및 도 4에서, 반투과막(14)이 밀봉식으로 부착되도록 탄성중합체 층이 형성된다.

도 3 및 도 4에서 판들 중 하나는 양극(A)이고 다른 하나는 음극(C)이라는 것을 알 수 있다.

도 5는 반투과막(14) 그 자체가 지지층인 변형예를 보여주며, 반투과막의 중심부는 탄성중합체로 덮혀 있지 않고, 그 두 표면은 두 주변 영역에서 탄성중합체(9)로 덮혀 있다.

도 6은 전도성 금속 강화재(16)로 구성된 지지층을 포함하는 밀봉부(15)를 보여주며, 양 표면이 밀봉 릿지(18)를 포함하는 탄성중합체 층(17)으로 덮혀 있다. 금속이 완전히 탄성중합체로 덮혀 있는 것은 아니며, 따라서 밀봉된 하우징에 전기적 커넥터로서 기능을 수행할 수 있다.

똑같은 원리에 따라, 프린트 회로의 밀봉을 위해, 밀봉부의 강화는 절연되어 있고 예를 들어 합성 재료로 제조되고, 성형 중에 탄성중합체는 밀봉을 제공하고 전기적 절연에도 도움이 된다.

도 7은 양 표면에서 두 탄성중합체 층(20, 22)으로 국부적으로 덮힌 지지층(19)을 갖는 밀봉부를 보여준다. 탄성중합체 층(22)은 불연속적이며, 유체 분배 채널을 형성하기 위해 채널(23)을 남겨둔다.

도 8은 양 측면에서 덮혀 있는 지지층(24)을 갖고 부분적으로 탄성중합체 층(25, 26)을 갖는 밀봉부를 보여준다. 탄성중합체로 덮혀 있지 않은 영역에서, 지지층(24)은 유체 분배 채널을 형성하는 압착부(27)를 포함한다.

앞서 언급한 바와 같이, 탄성중합체 층은 표면 당 0 내지 2mm의 두께를 갖고, 도 8에서 볼 수 있듯이, 릿지(28)를 갖거나 갖지 않는 두 표면에서 두께가 비대칭일 수 있고 두 표면은 높이가 탄성중합체 층의 표면으로부터 측정할 때 0.05 내지 2mm이다.

도 9는 탄성중합체(30)로 덮히지 않은 영역에서 압착된(pressed) 지지층(29)을 포함하는 밀봉부를 3차원으로 보여준다. 변형된 부분은 유체 편향기의 기능을 할 수 있고, 또는 추가 부품을 부착하기 위해 이용될 수 있다. 탄성중합체 층은 한 쪽 표면 또는 양 표면에 놓여질 수 있고, 탄성중합체 층의 두께는 표면 당 0 내지 2mm이고, 두 표면 사이의 두께는 비대칭일 수 있고, 릿지가 한 쪽 표면에 있을 수 있다.

다수의 상이한 제조 방법이 사용될 수 있다.

한 방법은 지지층을 미리 절단하고, 탄성중합체에 고정핀을 제공하기 위해 층으로 지지층을 덮고, 지지층의 적어도 한 표면에 탄성중합체를 냉간-피복시키고, 탄성중합체를 열-성형시킨 후 경화시키고, 밀봉부를 부분적으로 또는 전체적으로 절단하는 것이다.

지지층이 금속인 경우 변형에 의해 지지층의 모양을 형성하는 것은 미리 절단되는 동시에, 또는 탄성중합체의 성형 중에, 또는 밀봉부를 부분적으로 또는 전 체적으로 절단하는 동안 수행될 수 있다.

도 10 및 도 11은 지지층(34)을 포함하는 밀봉부를 나타내며, 지지층의 엣지는 탄성중합체 층(35)으로 덮혀 있다.

도 10에 도시된 실시예에서, 지지층(34)의 엣지는 단순히 지지층의 두 표면에 놓여 있는 탄성중합체(36) 층으로부터 계속되는 층(35)으로 덮혀 있다.

도 11에 도시된 실시예에서, 지지층(34)의 두 표면을 부분적으로 덮는 탄성중합체 층(36)은 비드(37)에 의해 엣지를 지나 연속되며, 비드는 지지층과 두 탄성중합체 층(36)을 결합한 것보다 더 두껍다.

도 12 및 도 13은 지지층(38)의 두 섹션을 나타내며, 각각 탄성중합체 층(40)에 의해 들어간 홈(39)을 갖는다. 도 12의 밀봉부의 경우, 탄성중합체 층은 지지층의 두 표면과 평행을 이루며, 도 13의 실시예의 경우에 두 탄성중합체 층은 지지층(38)의 두 표면에서 겹쳐진다. 도 13에 도시된 실시예에서, 홈의 깊이는 0 내지 1mm이고, 지지층(38)의 각 표면에서 겹쳐지는 탄성중합체 층의 두께는 0 내지 0.05mm이다. 홈(39) 내의 탄성중합체의 하우징은 지지층에 부착하는데 도움이 된다.

상기 설명한 것으로부터 명확히 알 수 있듯이, 본 발명은 밀봉만이 아니라 다른 기능을 갖는 간단한 구조의 정적 밀봉부를 제공함으로써 종래 기술을 현저히 개선하고 있다.

본 발명은 예를 들어서 앞서 설명된 밀봉부의 실시예에만 한정되는 것이 아니라는 것은 당연한 것이다. 한편, 본 발명은 모든 변형예를 포함한다.

Claims (14)

1. 지지층(3, 8, 14, 16, 19, 24, 29, 34, 38)을 포함하고, 탄성중합체 층이 상기 지지층의 적어도 하나의 표면에서 냉간-피복되고 이어서 가열된 몰드 내에서 성형되고, 상기 가열된 몰드 내에서 경화도 발생하며, 릿지(7, 13, 18, 28) 또는 리브가 선택적으로 형성되는, 정적 밀봉부에 있어서,

   상기 지지층은 전체 표면 중 일부가 탄성중합체로 덮혀 있지 않고, 탄성중합체로 덮혀 있지 않은 영역은 밀봉 이외의 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 정적 밀봉부.
2. 제1항에 있어서,

   상기 지지층은 구멍이 뚫려 있는 지지층(3)이고, 상기 구멍이 뚫려 있는 지지층은 천공되어 있거나 그물망을 형성하도록 엮어져 형성되며, 탄성중합체(4)로 덮혀 있지 않은 영역은 필터의 작용을 하는 것을 특징으로 하는 정적 밀봉부.
3. 제1항에 있어서,

   상기 지지층은 연료 전지의 전극을 형성하는 직사각형의 금속판(8)이고, 상기 금속판의 중심부는 탄성중합체로 덮혀 있지 않고, 상기 금속판의 주변부는 적어도 한 표면에서 탄성중합체(9)로 덮혀 있고, 유체 또는 조임 볼트가 통과하도록 구멍(10, 12)이 제공되는 것을 특징으로 하는 정적 밀봉부.
4. 제1항에 있어서,

   상기 지지층은 연료 전지의 양극(A) 및 음극(C) 사이에 위치되는 반투과막(14)이고, 상기 반투과막의 중심부는 탄성중합체로 덮혀 있지 않고, 적어도 하나의 인접한 양극 또는 음극을 밀봉하기 위해 상기 반투과막의 주변 영역은 적어도 한 표면이 탄성중합체(9)로 덮혀 있는 것을 특징으로 하는 정적 밀봉부.
5. 제1항에 있어서,

   상기 지지층은 전기적으로 연결되도록 탄성중합체로 덮혀 있지 않은 적어도 하나의 영역을 포함하는 전기 전도성 강화재(16)이고, 상기 전기 전도성 강화재의 나머지 영역은 전기 절연 및 밀봉을 제공하는 탄성중합체(17)로 덮혀 있는 것을 특징으로 하는 정적 밀봉부.
6. 제1항에 있어서,

   상기 지지층은 탄성중합체로 덮혀 있지 않은 적어도 하나의 영역을 포함하는 합성 재료로 된 전기 절연 강화재이고, 상기 전기 절연 강화재의 나머지 영역은 탄성중합체로 덮혀 있어 밀봉과 전기 절연을 제공하는 것을 특징으로 하는 정적 밀봉부.
7. 제1항에 있어서,

   상기 지지층(29)은 3차원 변형을 포함하는 탄성중합체로 덮혀 있지 않은 적어도 하나의 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 정적 밀봉부.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   변형되지 않고 탄성중합체로 덮혀 있지 않으며 탄성중합체로 덮혀 있는 영역(22) 사이에 있는 영역(23), 또는 탄성중합체로 덮혀 있지 않은 변형된 영역(27)이 유체 분배 채널로서 작용하는 것을 특징으로 하는 정적 밀봉부.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 탄성중합체 층의 두께는 성형 후 0 내지 2mm 인 것을 특징으로 하는 정적 밀봉부.
10. 제9항에 있어서,

    상기 탄성중합체 층의 두께는 밀봉부의 지정된 표면에서 달라질 수 있고, 양 표면이 덮혀 있는 경우 두 표면 사이에서 달라질 수 있는 것을 특징으로 하는 정적 밀봉부.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 밀봉부는 0.05 내지 2mm의 높이까지 상기 탄성중합체 층 위로 올라오는 릿지 또는 리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 정적 밀봉부.
12. 제11항에 있어서,

    상기 릿지의 높이는 릿지의 길이를 따라 달라질 수 있고, 양 표면이 덮혀 있는 경우 상기 릿지의 높이는 서로 상이하거나 밀봉부의 두 표면에서 상이한 것을 특징으로 하는 정적 밀봉부.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 탄성중합체는 상기 지지층의 엣지를 덮고 선택적으로 비드(37)를 형성하는 것을 특징으로 하는 정적 밀봉부.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 지지층은 탄성중합체가 용이하게 부착되도록 적어도 하나의 표면에 홈(39)을 포함하는 것을 특징으로 하는 정적 밀봉부.

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