KR20150111955A

KR20150111955A - 오븐 후 경화 없이 탄성 중합체 시일 형성 및 탄성 중합체 시일을 형성하는 방법.

Info

Publication number: KR20150111955A
Application number: KR1020157022422A
Authority: KR
Inventors: 준펑 비안; 로저 홀리데이; 바와니 트리퍼시
Original assignee: 페더럴-모걸 코오포레이숀
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2015-10-06
Also published as: CN105051430A; US20140203518A1; US9086150B2; MX2015009467A; US20150276061A1; EP2948698A1; CA2898982A1; CN105051430B; EP2948698B1; WO2014116529A1; MX364348B

Abstract

본 탄성 중합체 시일(20)은 차량 운송수단 응용을 위한 샤프트 시일과 같은, 탄성 중합 화합물(22)을 화학적으로 결합한 금속 시일링 링(24)과 오븐 후 경화 단계가 없는 성형을 포함한다. 상기 탄성 중합체 시일(20)은 이례적으로 물리적인 성질을 제공하고, 이것들과 비슷한 탄성 중합체의 선행 기술은 오븐 후 경화 단계가 형성된다. 상기 탄성 중합체(20)는 탄성률 6.0MPa 내지 13.0MPa 및 인장강도 11.1MPa 내지 14.8MPa을 갖는다. 상기 탄성 중합 화합물(22)은 플루오로엘라스토머(fluoroelastomers) 52.0 내지 68.0% wt.%, 규산칼슘 20.0 내지 35.0 wt.%, 규조암 5.0 내지 15.0 wt.%를 포함한다. 상기 탄성 중합 화합물(22)은 오븐 후 경화 단계 없이 압축 성형 또는 사출 성형을 하는 동안에 금속 시일링 링(24)은 완전히 경화되고 화학적으로 결합 된다. 본 발명은 역시 탄성 중합체 시일 성형의 방법에 관한 것이다.

Description

오븐 후 경화 없이 탄성 중합체 시일 형성 및 탄성 중합체 시일을 형성하는 방법.{ELASTOMERIC SEAL FORMED WITHOUT OVEN POST CURING AND METHOD OF FORMING AN ELASTOMERIC SEAL}

본 발명은 탄성 중합체 시일 형성의 방법 및 차량의 운송수단에 응용을 위한 샤프트 시일과 같은 탄성 중합체 시일을 형성하는 방법에 관한 것이다.

탄성 중합체 시일은, 차량의 우송수단 응용을 위한 샤프트 시일과 같이, 일반적으로 탄성 중합체 화합물을 화학적으로 결합한 금속 시일 링을 포함한다. 상기 탄성 중합 화합물은 다양한 탄성 중합체, 폴리머(polymer), 그리고 충전제와 같은 폴리아크릴레이트, 에틸렌 아크릴과 플루오로엘라스토머를 포함할 수 있다. 예로는 탄성 중합체 시일은 페더랄-모굴 회사에서 공급한다.

상기 탄성 중합체 시일의 선행 기술은 금속 시일 링에 탄성 중합체 화합물을 몰딩하고 탄성 중합체 시일에 오븐 후 경화를 한 후에 금속 시일 링에 탄성 중합 화합물이 화학적으로 결합 되어 완전히 경화되는 몰딩 단계로 인해 형성된다. 상기 오븐 후 경화 단계의 상태는 여러 부수적인 탄성 중합체 화합물의 형식 및 두껍고 기하학적인 구조의 탄성 중합체를 포함한다. 일반적으로, 상기 오븐 후 경화는 오븐 내에서 최저온도 170℃를 위해 한 시간 내지 24시간 또는 그 이상의 시한으로 실시된다. 이렇게 하여, 상기 오븐 후 경화 단계는 탄성 중합체 시일의 제조에서 상당한 자본투자, 고용비용, 에너지 소모 및 다른 부담을 포함한다.

오븐 후 경화 없이 탄성 중합체 시일을 형성함으로써, 효율적인 비용으로 제작할 수 있다.

본 발명의 양상에 따르면 탄성 중합체 시일 성형의 방법을 제공한다. 상기 제작 방법은 시일 링에 탄성 중합체 화합물을 몰딩하는 것을 포함한다. 상기 탄성 중합체 화합물은 탄성 중합체 화합물의 중량 백분율로, 플루오로엘라스토머 52.0 내지 68.0 wt.% 및 시일 링에 금속 재료를 포함한다. 상기 방법은 또한 몰딩 단계를 하는 동안과 몰딩 단계 후에 오븐 후 경화 단계 없이 화학적으로 결합하는 탄성 중합체 화합물을 포함한다.

발명의 또 다른 양상으로는 탄성 중합체 시일은 시일 링과 탄성 중합체 화합물로 구성되어 제공된다. 상기 시일 링은 금속 재료와 중심축 주위로 연장하는 면의 복수로 존재하는 것을 포함하고, 상기 탄성 중합체 화합물은 적어도 하나의 면에 화학적으로 결합 된다. 상기 탄성 중합체 화합물은 탄성 중합체 화합물의 무게 백분율로, 플루오로엘라스토머를 52.0 내지 68.0 wt.%를 포함한다. 더 나아가, 본 탄성 중합체 시일 생산은 단계별로 포함하는 공정의: 시일 링에 몰딩 된 탄성 중합체 화합물과 시일 링에 화학적으로 결합 된 탄성 중합체 화합물에 몰딩 단계 동안과 몰딩 단계 후에 오븐 후 경화 단계 없이 화학적으로 결합하는 단계가 발생한다.

오븐 후 경화 단계를 제거하게 되면, 오븐 후 경화 단계를 하는 동안에 탄성 중합체 시일에 가열되는 에너지 비용과 실행할 수 있는 오븐 후 경화의 고용비용 및 장비설비에 대한 자본 투자를 없앨 수 있다. 상기 탄성 중합체 시일은 또한 이례적으로 물리적인 성질을 제공하고, 선행 기술 제조와 오븐 후 경화 단계의 탄성 중합체 화합물과 비슷한 인장강도와 탄성률을 포함한다.

본 발명에 따르면, 오븐 후 경화 없이 탄성 중합체 시일 형성 및 탄성 중합체 시일을 형성할 수 있다.

본 발명과 다른 양상들은, 현재의 우선된 최상의 방식이 도면의 상세한 설명 또는 도면과 수반하는 청구가 고려될 때 발명의 이점과 특징을 더욱 쉽게 평가할 수 있게 할 것이다.
도 1 은 일 실시 예에 따른 탄성 중합체 시일의 평면도이다.
도 2 는 도 1의 탄성 중합체 시일의 저면도이다.

본 발명의 하나의 양상은, 탄성 중합체 시일(elastomeric seal, 20)을 형성의 제작 방법은, 탄성 중합체 시일(20)을 예를 들어, 도시된 도 1과 2는 오일과 잔해로부터 차량의 운송수단 응용의 금속 샤프트(shaft)를 보호하는 시일을 위한 것이다. 상기 탄성 중합체 시일(20)은 탄성 중합체 화합물(elastomeric compound, 22)을 포함하고, 플루오로엘라스토머(fluoroelastomers, FKM) 및 화학적으로 결합 되는 금속 시일링 링(24)을 포함한다. 본 탄성 중합체 시일(20) 형성의 방법으로, 화학적으로 결합하는 탄성 중합체 화합물(22)이 금속 시일링 링(sealing ring, 24)에 몰딩(molding) 단계를 하는 동안에 오븐 후 경화 단계(Oven post curing step)를 요구하지 않는 것을 포함한다. 그러나 오븐 후 경화를 제거하는 단계는, 선행 기술이 요구하는 오븐 후 경화의 탄성 중합체 시일 형성의 제작과 비교하여 자본투자, 노동비용, 및 에너지 소모를 상당히 줄인다.

상기 탄성 중합체 시일(20)에 성형의 제작 방법은 오븐 후 경화 단계 없이 첫 번째로 탄성 중합체 화합물(22)을 제공하는 것을 포함한다. 하나의 바람직한 실시 예로, 상기 탄성 중합체 화합물(22)은 탄성 중합체 화합물(22)의 wt.% 에서, 플루오로엘라스토머 52.0 내지 68.0 wt.%를 포함한다. 상기 탄성 중합체 화합물은 플루오로엘라스토머는 적어도 52.0 wt.% 내지 68.0 wt.% 보다 크지 않도록 포함한다. 상기 플루오로엘라스토머는 핵사플루오르프로필랜(haxafluoropropylene)과 비닐리덴(vinylidene) 불소의 이중합체(dipolymer)로 이루어진다. 상기 플루오로엘라스토머는 Du Pont, Solvay Solexis, 3M, Daikin, 그리고 다른 플루오로엘라스토머 공급자로부터 얻을 수 있다.

상기 탄성 중합체 화합물(22)은 또한, 미리 정해진 양의 복수의 다른 성분들을 포함하고, 탄성 중합체 시일(20)을 오븐 후 경화 단계 없이 성형하는 것을 허락한다. 일 실시 예로, 탄성 중합체 화합물(22)은 규산칼슘 20.0 내지 35.0 wt.%, 또는 규산칼슘 적어도 20.0 wt.%, 내지 35.0 wt.%를 넘지 않게 포함한다. 상기 탄성 중합체 화합물(22)은 역시 규조암 5.0 내지 15.0 wt.%, 또는 적어도 규조암 5.0 wt.% 또는 규조암 15.0 wt.%를 넘지 않게 포함한다. 일 실시 예로, 상기 탄성 중합체 화합물(22)은 카본 블랙 1.0 내지 5.0 wt.% 또는 적어도 카본블랙 1.0 wt.%, 또는 카본블랙 5.0 wt.%를 넘지 않게 포함한다. 상기 탄성 중합체 화합물(22)은 역시 일반적으로 IUPAC 이름으로 4-[1,1,1,3,3,3-Hexafluoro-2-(4-hydroxyphenyl)propan-2-yl]phenol을 갖는 비스페놀 AF를 0.5 내지 3.0 wt.%를 포함한다. 상기 탄성 중합체 화합물(22)은 역시 형식적으로 반응촉진제(accelerators)를 0.1 내지 0.5 wt.%를 포함한다. 상기 반응촉진제는 물질에 대한 화학 반응의 비율을 증가시킨다. 우선의 반응촉진제에 양이온의 반응촉진제는 예를 들어 1-chloro-N, N-diethyl-1,1-diphenyl-1-(phenylmethyl)phosphoramine, 또는 benzyltriphenylphosphonium chloride이다. 또한, 상기 탄성 중합체 화합물(22)은 일반적으로 경화된 비스페놀이며, 비스페놀 AF 0.5-3.0 wt.%, 그리고 양이온의 반응촉진제 0.1-0.5 wt.%를 함유한다.

상기 탄성 중합체 화합물(22)은 일반적으로 미리 정해진 양의 금속 산화물을 포함하고, 탄성 중합체 시일(20)이 오븐 후 경화 단계 없이 형성하는 것을 허용한다. 일 실시 예로, 상기 탄성 중합체 화합물(22)은 금속 산화물 4.0 내지 10.0 wt.%, 또는 적어도 금속 산화물 4.0 wt.%, 또는 금속 산화물 10.0 wt.% 보다 크지 않은 금속 산화물을 포함한다. 예를 들어, 상기 탄성 중합체 화합물(22)은 마그네슘 산화물, 칼슘 산화물과 칼슘 수산화물을 포함할 수 있다. 본 실시 예로, 상기 탄성 중합체 화합물(22)은 마그네슘 산화물 3.0 내지 5.0 wt.%, 칼슘 산화물 0.5 내지 2.0 wt.%, 그리고 칼슘 수산화물 0.3 내지 3.0 wt.%를 포함할 수 있다.

상기 탄성 중합체 화합물(22)은 역시 일반적으로 미리 정해진 양의 가공 보조제를 포함하며, 탄성 중합체 시일(20)에 오븐 후 경화 단계 없이 형성하는 것을 허용한다. 일 실시 예로, 상기 탄성 중합체 화합물(22)은 가공보조제 0.2 내지 2.0 wt.%, 또는 가공보조제 적어도 0.2 wt.%, 또는 가공보조제 2.0 wt.% 보다 크지 않게 포함한다. 일 실시 예로, 가공보조제는 밀랍(wax), 지방산 유도체 유기 규소(fatty acid derivatives), 플루오로엘라스토머 유도체(fluoropolyether derivatives), 그리고 옥타데실아민(octadecylamine) 중 적어도 하나를 포함한다.

위에서 설명된 구성요소를 갖는 탄성 중합체 화합물(22)을 제공하는 방법은, 일반적으로 밀폐식 혼합기(internal mixer), 또는 오픈 밀(open mill)과 같은 혼합기(mixer)에서 탄성 중합체 화합물(22)을 형성하게끔 구성요소들을 함께 혼합(mixing)하는 것을 포함한다. 이후 탄성 중합체 화합물(22)은 시트로 압연 되어 시일링 링(24)에 형성되기 위해 준비된다. 일 실시 예에서, 탄성 중합체(22)의 시트는 링-모양으로 미리 잘라져 형성된다. 다른 실시 예로는, 상기 탄성 중합체(22)는 복수의 스트립(strips)으로 절단 된다.

제작 공정의 다른 예비 단계는 시일링 링(24)을 제공하는 것을 포함한다. 상기 시일링 링(24)은 다양하게 구별된 구성을 포함하고, 알려진 선행기술의 임의의 구성을 포함한다. 상기 시일링 링(24)에 보이는 상부 면과 마주보는 하부 면이 각각 중심축(A)을 주위로 원주방향으로 연장한다. 상기 시일링 링(24)은 역시 내경 면이 중심축(A)을 향하는 마주보는 외경 면을 제공한다. 상기 내경 면과 외경 면은 시일 링의 상부 면에서 하부 면까지 종 방향으로 연장할 수 있다. 상기 시일링 링(24)은 철강과 같은 임의의 금속 재료는 알려진 모든 선행기술에 포함하는 일반적은 금속 재료로 형성된다. 일 실시 예로, 상기 시일링 링(sealing, 24)은 몰딩 단계를 준비하기 위해서 시일링 링(24)의 표면을 세척(cleaning)하거나 시일링 링(24)에 결합제 또는 접착제(미 도시된)를 적용한다.

상기 탄성 중합체 시일(20)의 다음 제작방법은 시일링 링(24)에서 탄성 중합체 화합물(22)을 몰딩하는 것을 포함한다. 본 단계는 첫째, 몰딩 기구에 시일링 링(24)과 탄성 중합체 화합물(22)을 배치하고, 시일링 링(24)에 탄성 중합체 화합물(22)을 배치하는 것을 포함한다. 일 실시 예로, 상기 몰딩 단계는 압축 성형을 포함한다. 본 실시 예로, 탄성 중합체 화합물(22)은 링-모양을 예비 성형품으로 제공한다. 상기 링-모양은 방사상 및 축 방향으로 다양한 응용에 따라 두께를 가지고, 일반적으로 밀리미터의 범위를 가진다. 상기 링-모양 예비 성형품은 시일링 링(24)에 압축 성형으로 배치된다. 또 다른 실시 예에서, 상기 몰딩 단계는 사출 성형을 포함하고, 그리고 탄성 중합체 화합물(22)은 복수의 스트립으로 제공된다. 상기 스트립의 두께는 방사상 및 축 방향으로 역시 다양한 응용에 따르지만, 일반적으로 밀리미터의 범위를 가진다. 상기 스트립은 몰드로 사출되어 몰드 내에서 시일링 링(24)에 접촉할 수 있다.

상술 한 바와 같이, 오븐 후 경화 단계가 없는 탄성 중합체 시일(20) 성형의 방법은 몰딩 단계를 하는 동안에 시일링 링(24)의 적어도 하나의 표면에 탄성 중합체 화합물(22)을 화학적으로 결합하는 것을 포함한다. 상기 화학적으로 결합하는 단계는 몰딩 단계 후에 오븐 후 경화 단계 없이 완료된다. 상기 탄성 중합체 화합물(22)의 구성과 공정 단계는 오븐 후 경화 단계 동안에 오븐에서 고온 가열의 에너지 비용과, 오븐 후 경화 단계에서 실행할 수 있는 노동비용, 오븐 후 경화 장비설비에 부담스러운 자본 투자를 제거한다. 여기서 설명한 오븐 후 경화 단계 없이 탄성 중합체 시일(20)의 형성을 허락하는 것을 말한다.

상기 탄성 중합체 화합물(22)의 두께와 기하학적 구조에 따라 다양하게 배치되는 몰딩 기구에서 시일링 링(24) 및 탄성 중합체 화합물(22)의 온도, 압력, 그리고 경화 시간이 필요하다. 한 실시 예로, 앞에서 이미 언급한 탄성 중합체 화합물(22)은 링-모양을 미리 형성하거나 가는 조각을 제공하고, 상기 제작 방법은 적어도 3분 안에 최소한 175℃의 온도로 탄성 중합체 화합물(22)이 가열되는 것을 포함한다. 상기 탄성 중합체 화합물(22)에 응용한 압력과 온도는 탄성 중합체 화합물(22)을 시일링 링(24)에 화학적으로 결합함으로써, 오븐 후 경화 단계가 필요하지 않게 된다. 다시 말해서, 상기 탄성 중합체 화합물(22)은 몰딩 기구에서 몰딩 단계를 하는 동안에 완전하게 경화된다. 일단 탄성 중합체 시일(20)이 몰딩 기구로부터 제거되면, 오븐 후 경화가 필요 없게 된다.

탄성 중합체 화합물(22)을 시일링 링(24)에 몰딩하는 동안 발생하는 화학적으로 결합하는 단계는, 탄성 중합체 시일(20)에 오븐 후 경화 단계를 포함하는 선행 기술 제조 방법에 의해 성형 되는 다른 탄성 중합체 시일의 물리적 성질과 비교되는 예외적인 물리적 성질을 제공한다. 상기 탄성 중합체 화합물(22)은 일반적으로 접착 실패(cohesive failure)를 제공하고, 이 방법은 탄성 중합체 화합물(22) 및 시일링 링(24) 사이에 접착이 탄성 중합체 화합물(22)에 박리시험을 하는 동안에 실패하는 것을 말한다. 따라서, 탄성 중합체 화합물(22)과 시일링 링(24) 사이의 접착은 탄성 중합체 화합물(22)보다 강하다.

몰딩 단계를 하는 동안에, 상기 탄성 중합체 화합물(22)은 시일링 링(24) 주위로 다른 모양을 다양하게 형성할 수 있다. 도 1과 도 2의 실시 예에서, 상기 탄성 중합체 화합물(22)은 중심축(A) 주위의 원주방향으로 시일링 링(24)의 내경 표면, 외경 표면 및 상부 면을 덮는다. 상기 시일링 링(24)의 상부 면은 하부 면 덮개를 벗기거나 주위의 환경에 노출되면 탄성 중합체 화합물(22)이 완전히 덮는다. 상기 탄성 중합체 시일(20)은 차량의 운송수단을 응용을 적용하는 동안에, 상기 탄성 중합체 화합물(22)은 운송 수단 응용의 내경 표면을 따르는 축(미 도시된)을 고용하고, 따라서 오일과 잔해로부터 샤프트를 보호하는 설계를 한다.

일단 탄성 중합체 시일(20)이 몰딩 기구에서 시일링 링(24)을 화학적으로 결합하면, 상기 탄성 중합체 시일(22)은 몰딩 기구로부터 제거된다. 바람직한 물리적인 성질을 몰딩 단계를 하는 동안에 달성되기 때문에, 몰딩 단계 후에 오븐 후 경화 단계를 필요로 하지 않는다. 따라서, 일단 탄성 중합체 시일(20)은 몰딩 기구로부터 제거되고, 본 제작 방법은 탄성 중합체 시일(20)의 온도가 100℃보다 작게, 가급적 40℃보다 작게 최대한 가급적으로 주위 온도로 유지되는 것을 포함한다.

일반적인 선행기술의 탄성 중합체 시일의 오븐 후 경화는 오븐에서 탄성 중합체 시일을 배치하고, 한 시간 내지 24시간, 또는 더 많은 기간에 최소한 170℃의 온도로 탄성 중합체 시일을 가열하는 것을 포함한다. 선행 기술의 방법에서, 본 오븐 후 경화 단계는 몰딩 기구로부터 시일 링 및 탄성 중합체 화합물을 화학적으로 결합하는 것이 불가피하며, 몰딩 기구로부터 탄성 중합체 시일을 제거한 후에 완료된다. 상기 선행 기술의 오븐 후 경화 단계는 탄성 중합체 화합물이 예를 들어, 미리 정해진 인장 강도 및 탄성률과 같은 바람직한 물리적인 성질을 달성하도록 탄성 중합체 화합물을 완벽하게 경화하는 것이 필요하다. 상술 한 바와 같이, 오븐 후 경화 단계 없이 탄성 중합체 시일(20)을 성형하는 것은 오븐 후 경화 단계를 포함하는 선행 기술의 방법과 비교하여 에너지 소비뿐 아니라 노동 비용 그리고 장비 설비를 줄일 수 있다. 후 경화 단계가 필요 없는 이후로, 상기 탄성 중합체 시일(20)은 몰딩과 트리밍(trimming) 단계 후에 해상 운송과 판매를 위해 포장될 수 있다. 후 경화 오븐은 필요하지 않고, 탄성 중합체 시일(20)이 안과 밖으로 이동하는 것에 노력을 요구하지 않는다.

발명의 또 다른 양상은 오븐 후 경화 단계 없이 위에서 설명된 공정에 따라서 성형 되는 탄성 중합체 시일(20)을 제공한다. 상기 완성된 탄성 중합체 시일(20)의 탄성 중합체 화합물(22)은 화학적으로 결합하는 금속 시일링 링(24)과 플루오로엘라스토머 52 내지 68.0 wt.%, 규산칼슘 20.0 내지 35.0 wt.%, 규조암 5.0 내지 15.0 wt.%, 카본블랙 1.0 내지 5.0 wt.%, 마그네슘 산화물 3.0 내지 5.0 wt.%, 칼슘 산화물을 0.5 내지 2.0 wt.%, 칼슘 수산화물 0.3 내지 3.0 wt.%, 비스페놀 AF 0.5 내지 3.0 wt.%, 반응촉진제 0.1 내지 0.5 wt.%, 그리고 가공보조제 0.2 내지 2.0 wt.%, 그리고 가공보조제에는 적어도 하나의 밀랍(wax), 지방산 불포화효소(fatty acid derivatives), 유기 규소(organosilicones), 플루오로폴리에테르 유도체(fluoropolyether derivatives), 그리고 옥타데실아민(octadecylamine) 중 적어도 하나를 포함한다.

완성된 탄성 중합체 시일(20)의 탄성 중합체 화합물(22)은 예를 들어 시일 크랭크 샤프트(crankshafts) 및 캠 샤프트(camshafts)를 시일 하기 위해서 또한 차량 응용의 샤프트 시일로서 탄성 중합체 시일(20)의 용도을 위한 충분한 탄성률을 가진다. 일 실시 예로는, 상기 탄성 중합체 화합물(22)은 ASTM D412의 실험에 따라서, 탄성률 6.0MPa 내지 13.0MPa, 바람직하게는 최소한 7.5MPa를 갖는다. 게다가, 상기 탄성 중합체 화합물(22)의 인장 강도는 ASTM D412에 따라서 실험한 경우 11.1MPa 내지 14.8MPa이다. 일반적인 차량 응용의 샤프트 시일로서 탄성 중합체 시일(20)을 사용하는 동안에, 탄성 중합체 화합물(22)의 일부분은 샤프트에 대해 압착되어 차량 성능을 향상하게끔 오일 및 잔해가 샤프트에 접촉하는 것을 막는다.

자명하지만, 전술한 기술의 관점에서 본 발명의 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있고, 본 발명의 첨부된 특허청구범위의 범위 내에서 전술한 설명과 다른 방식으로 실시될 수도 있다. 본 발명에서 전술한 실시예들은 목적을 달성할 수 있는 어떤 조합도 포함하는 것으로 해석되어야만 한다. 또한, 청구항에 기재된 참조번호는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로서 어떤 한정사항으로서 해석되는 것은 아니다.

Claims

탄성 중합체 시일(elastomeric seal, 20) 형성의 방법은,
시일링 링(sealing, 24)에 탄성 중합체 화합물(elastomeric compound, 22)을 몰딩하는 단계; 를 포함하는,
상기 탄성 중합체 화합물(22)은, 탄성중합체 화합물(22)의 중량 백분율에 있어서, 52.0 내지 68.0%의 플루오로엘라스토머(fluoroelastomer, FKM)를 포함하며, 시일링 링(24)에 금속 재료를 포함하며;
몰딩 단계 후에 오븐 후 경화 단계(Oven post curing step) 없이 몰딩 단계 동안에 시일링 링(sealing ring, 24)에 탄성 중합체 화합물(22)이 화학적으로 결합하는 단계; 를 포함하는 탄성 중합체 시일의 형성 방법.
제 1항에 있어서,
탄성 중합체 화합물(22)은 적어도 6.0MPa의 탄성률(elastic modulus)을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 중합체 시일의 형성 방법.
제 1항에 있어서,
탄성 중합체 화합물(22)은 11.1MPa 내지 14.8MPa의 인장 강도를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 중합체 시일의 형성 방법.
제 1항에 있어서,
탄성 중합체 화합물(22)은 몰딩 단계 이전에 링을 제공하며, 몰딩 단계는 적어도 3분 동안, 최소한 175℃의 온도로 가열하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 중합체 시일의 형성 방법.
제 1항에 있어서,
탄성 중합체 화합물(22)은 몰딩 단계 이전에 복수의 스트립(strips)과 몰딩 단계를 제공하며, 몰딩 단계는 탄성 중합체 화합물(22)을 적어도 3분 안에, 최소한 175℃의 온도로 가열되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 중합체 시일의 형성 방법.
제 1항에 있어서,
몰딩 단계는 탄성 중합체 화합물(22) 및 시일링 링(24)을 몰딩 기구에 배치하는 것을 포함하며, 몰딩 단계 후에 100℃보다 적은 온도로 탄성 중합체 화합물(22)을 보존하고 몰딩 단계 후에 몰딩 기구로부터 탄성 중합체 화합물(22)을 제거하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 중합체 시일의 형성 방법.
제 6항에 있어서,
방법은 몰딩 기구로부터 탄성 중합체 시일(20)이 제거한 후에 적어도 한 시간 동안, 최소한 170℃의 온도까지 탄성 중합체 화합물(22)을 가열하는 것을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 탄성 중합체 시일의 형성 방법.
제 1항에 있어서,
오븐 후 경화 단계는 탄성 중합체 화합물(22)을 적어도 한 시간 동안 최소한 170℃의 온도까지 가열하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 중합체 시일의 형성 방법.
제 1항에 있어서,
탄성 중합체 화합물(22)을 제공하는 것을 포함하는, 상기 탄성 중합체 화합물(22)은 규산칼슘 20.0 내지 35.5 wt.%, 규조암 5.0 내지 15.0 wt.%, 카본블랙 1.0 내지 5.0 wt.%, 금속 산화물 4.0 내지 10.0 wt.%, 비스페놀 AF 0.5 내지 3.0 wt.%, 반응촉진제(accelerator) 0.1 내지 0.5 wt.%, 그리고 가공 보조제(processing aids) 0.2 내지 2.0 wt.%가 포함되는 것을 특징으로 하는 탄성 중합체 시일의 형성 방법.
탄성 중합체 실(20) 형성의 방법은,
탄성 중합체 화합물(22)을 제공하는 단계; 를 포함하고,
상기 탄성 중합체 화합물(22)을 제공하는 단계는, 구성요소들을 혼합하는 것을 포함하며, 상기 구성요소는 구성 요소의 총 혼합물의 중량 백분율에 있어, 플루오로엘라스토머(fluoroelastomer, FKM) 52.0 내지 68.0 wt.%, 규산칼슘 20.0 내지 35.0 wt.%, 규조암 5.0 내지 15.0 wt.%, 카본블랙 1.0 내지 5.0 wt.%, 금속 산화물 4.0 내지 10.0 wt.%, 비스페놀 AF 0.5 내지 3.0 wt.%, 반응촉진제(accelerator) 0.1 내지 0.5 wt.%, 그리고 가공 보조제 0.2 내지 2.0 wt.%를 포함하며;
중심축(A)의 주위로 원주방향으로 연장하는 복수의 표면들을 포함하는 시일링 링(24)을 제공하는 단계;
시일링 링(24)의 표면을 세척하는 단계;
시일링 링(24) 상에 탄성 중합체 화합물(22)을 배치하는 단계;
몰딩 기구에서, 탄성 중합체 화합물(22) 및 시일링 링(24)을 배치하는 단계에서, 상기 몰딩 기구는 사출 성형 또는 압축 성형을 함;
몰딩 기구에서 시일링 링(24)에 몰딩 되는 탄성 중합체 화합물(22);
상기 몰딩 단계는, 시일링 링(24)의 적어도 하나의 표면에 탄성 중합체 화합물(22)을 화학적으로 결합하는 것을 포함하며;
상기 몰딩 단계는, 몰딩 기구에 탄성 중합체 화합물(22)이 배치되어 적어도 3분 동안 175℃의 온도까지 탄성 중합체 화합물(22)을 가압하여 가열되는 것을 포함하며;
상기 몰딩 단계 동안 시일링 링(24)에 탄성 중합체 화합물(22)이 화학적으로 결합하는 단계;
상기 화학적으로 결합하는 단계는, ASTM 412에 따르는 실험에서, 인장 강도 11.1MPa 내지 14.8MPa를 탄성 중합체 화합물(22)에 제공하는 것을 포함하며;
상기 화학적으로 결합하는 단계는, ASTM 412에 따르는 실험에서, 탄성률 6.0MPa에서 10.0MPa를 탄성 중합체 화합물(22)에 제공하는 것을 포함하며;
몰딩 단계 후에 몰딩 기구로부터 탄성 중합체 시일(20)을 제거하는 단계; 를 포함하며,
몰딩 기구로부터 탄성 중합체 시일(20)을 제거한 후에 주위 온도에 탄성 중합체 시일(20)을 유지하는 단계;를 포함하며,
상기 화학적으로 결합 되는 단계는 몰딩 기구로부터 탄성 중합체 시일(20)을 제거한 후에 오븐 후 경화 단계를 하지 않고, 오븐 후 경화 단계는 몰딩 기구로부터 탄성 중합체 시일(20)을 제거한 후에 오븐에서 적어도 한 시간 동안 최소한 170℃의 온도까지 탄성 중합체 시일(20)을 가열하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 중합체 시일(20)을 형성하는 방법.
상기 탄성 중합체 시일(20)은,
금속 재료를 포함하며, 중심축(A) 주위로 연장하는 복수의 표면이 존재하는 시일링 링(24);
상기 시일링 링(24)의 표면 중 적어도 하나에 화학적으로 결합 되는 탄성 중합체 화합물(22)을 포함하는데,
상기 탄성 중합체 화합물(22)은, 중량 백분율에 있어, 탄성 중합체 화합물(22)에 플루오로엘라스토머 52.0 내지 68.0wt.%를 포함하며;
상기 탄성 중합체 시일(20)은 공정에 의해 생산되는 단계로,
상기 시일링 링(24)에 상기 탄성 중합체 화합물(22)을 몰딩하는 단계; 및 탄성 중합체 화합물(22)을 시일링 링(24)에 화학적으로 결합하는 단계; 를 포함하며, 그리고 화학적으로 결합하는 단계는, 몰딩 단계 후의 오븐 후 경화 단계 없이 몰딩 단계 동안에 진행하는 것을 특징으로 하는 탄성 중합체 시일(20).
제 11항에 있어서,
상기 탄성 중합체 화합물(22)은 박리 시험 후에 접착 실패(cohesive failure)를 갖는 것을 특징으로 하는 탄성 중합체 시일(20).
제 11항에 있어서,
상기 탄성 중합체 화합물(22)은 적어도 6.0MPa의 탄성률을 갖는 것을 특징으로 하는 탄성 중합체 시일(20).
제 11항에 있어서,
상기 탄성 중합체 화합물(22)은 적어도 6.0MPa 인장 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 탄성 중합체 시일(20).
제 11항에 있어서,
몰딩 단계는, 상기 탄성 중합체 화합물(22)과 상기 시일 링(24)을 몰딩 기구에 배치하고; 적어도 3분 동안 최소한 175℃의 온도까지 탄성 중합체 화합물(22)을 가열하며; 적어도 3분 동안 탄성 중합체 화합물(22)에 압력을 적용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 중합체 시일(20).
제 15항에 있어서,
탄성 중합체 시일(20)을 형성의 공정으로는, 몰딩 단계 후에 몰딩 기구로부터 탄성 중합체 시일(20)을 제거하고, 몰딩 단계 후에 100℃보다 적은 온도로 상기 탄성 중합체 화합물(22)을 유지하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 중합체 시일(20).
제 11항에 있어서,
오븐 후 경화 단계는 적어도 한 시간 동안 170℃의 온도까지 탄성 중합체 화합물(22)을 가열하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 중합체 시일(20).
제 11항에 있어서,
탄성 중합체 화합물(22)은 규산칼슘 20.0 내지 35.0 wt.%, 및 규조암이 5.0 내지 15.0 wt.%를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 중합체 시일(20).
제 11항에 있어서,
탄성 중합체 화합물(22)은 규산칼슘이 20.0 내지 35,0 wt.%, 규조암 5.0 내지 15.0 wt.%, 카본블랙 1.0 내지 5.0 wt.%, 금속 산화물 4.0 내지 10.0 wt.%, 비스페놀 AF 0.5 내지 3.0 wt.%, 반응촉진제 0.1 내지 0.5 wt.%, 가공보조제 0.2 내지 2.0 wt.%로 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 중합체 시일(20).
제 19항에 있어서,
금속 산화물은, 중량 백분율에 있어, 마그네슘 산화물 3.0 내지 5.0 wt.%, 칼슘 산화물 0.5 내지 2.0 wt.%, 그리고 칼슘 수산화물 0.3 내지 3.0 wt.%를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 중합체 시일(20).
차량의 운송수단 응용의 금속 샤프트(shaft) 연결을 위한 탄성 중합체 시일(20)은,
중심축(A) 주위로 원주방향으로 연장하는 상부 면 및 마주보는 하부 면이 존재하는 시일링 링(24);
상기 시일링 링(24)은 금속 샤프트와 대향 하는 외경 면을 접촉하기 위해서 중심축(A)을 향해 마주보는(oppositely facing) 내경면이 존재하며;
외경 면 및 내경 면은 중심축(A) 주위에 원주방향으로 연장되며;
상기 시일링 링(24)은 금속 재료로 형성되며;
상기 금속 재료는 강철(steel)이며;
상기 시일링 링(24)에 화학적으로 결합 되고 배치되는 상기 탄성 중합체 화합물(22);
상기 탄성 중합체 화합물(22)은 상기 시일링 링(24)에 적어도 하나의 상기 면을 따라 연장하며;
상기 탄성 중합체 화합물(22)로 구성되는, 상기 탄성 중합체 화합물(22)의 중량 백분율에 있어서, 플루오로엘라스토머(fluoroelastomer, FKM) 52.0 내지 68.0 wt.%, 규산칼슘 20.0 내지 35.0 wt.%, 규조암 5.0 내지 15.0 wt.%, 카본블랙 1.0 내지 5.0 wt.%; 금속 산화물 4.0 내지 10.0 wt.%를 포함하며; 상기 금속 산화물은, 탄성 중합체 화합물의 중량 백분율에 있어서, 마그네슘 산화물 3.0 내지 5.0 wt.%, 칼슘 산화물 0.5 내지 2.0 wt.%, 그리고 칼슘 수산화물 0.3 내지 3.0 wt.%, 비스페놀 AF 0.5 내지 3.0 wt.%, 반응촉진제 0.1 내지 0.5 wt.%, 그리고 가공보조제는 0.2 내지 2.0 wt.%를 포함하며; 상기 가공보조제는 적어도 하나의 밀랍(wax), 지방산 불포화 효소(fatty acid derivatives), 유기 규소(organosilicones), 플루오로폴리에스테르 유도체(fluoropolyether derivatives), 및 옥타데실아민(octadecylamine)을 포함하며;
상기 탄성 중합체 시일(20)은 오븐 후 경화 단계를 포함하지 않는 공정에 의해 생산되며;
상기 탄성 중합체 시일(20)을 형성하는 공정은 탄성 중합체 화합물(22)을 제공하는 단계를 포함하는데;
상기 탄성 중합체 화합물(22)의 제조 단계로는 구성 요소를 혼합하는 것을 포함하며 구성요소의 총 혼합물의 중량 백분율에 있어서, FKM 52 내지 68.0 wt.%, 규산칼슘 20.0 내지 35.0 wt.%, 규조암 5.0 내지 15.0 wt.%, 카본 블랙 1.0 내지 5.0 wt.%, 금속 산화물 4.0 내지 10.0 wt.%, 비스페놀 AF 0.5 내지 3.0 wt.%, 반응촉진제 0.1 내지 0.5 wt.%, 그리고 가공보조제 0.2 내지 2.0 wt.%를 포함하며;
상기 중심축(A) 주위에 원주방향으로 연장하는 상기 복수의 표면들을 포함하는 상기 시일링 링(24)을 제공하며;
상기 시일링 링(24)의 표면들을 세척하며;
상기 시일링 링(24) 상에 탄성 중합체 화합물(22)을 배치하며;
상기 탄성 중합체 화합물(22) 및 상기 시일링 링(24)을 몰딩 기구에서 배치하고, 몰딩 기구는 사출 성형 또는 압축 성형을 하며;
상기 시일링 링(24)에 탄성 중합체 화합물(22)을 몰딩 기구에서 몰딩하며;
상기 몰딩 단계는, 시일링 링(24)의 적어도 하나의 표면에 탄성 중합체 화합물(22)을 화학적으로 결합 되는 것을 포함하며;
상기 몰딩 단계는, 몰딩 기구에서 탄성 중합체 화합물(22)이 배치되는 한편 적어도 3분 동안 탄성 중합체 화합물(22)을 가압하는 것을 포함하며;
상기 몰딩 단계는 몰딩 기구에서 탄성 중합체 화합물(22)이 배치되는 한편 적어도 3분 동안 175℃의 온도까지 탄성 중합체 화합물(22)을 가열하는 것을 포함하며;
상기 몰딩 단계 동안, 시일링 링(24)에 탄성 중합체 화합물(22)을 화학적으로 결합하며;
상기 화학적으로 결합하는 단계는, ASTM D412에 따라서 실험한 경우, 탄성률이 6.0MPa 내지 13.0MPa를 제공하는 탄성 중합체 화합물(22)을 포함하며;
상기 화학적으로 결합하는 단계는, 11.1MPa 내지 14.8MPa의 인장를 제공하는 탄성 중합체 화합물(22)을 포함하며;
몰딩 단계 후에 몰딩 기구로부터 탄성 중합체 시일(20)을 제거하며;
몰딩 기구로부터 탄성 중합체 시일(20)을 제거한 후에 주위의 온도에 탄성 중합체 시일(20)이 유지되며; 그리고
화학적으로 결합 되는 단계는, 몰딩 기구로부터 탄성 중합체 시일(20)을 제거한 후에 오븐 후 경화 단계 없이 실행하고, 상기 오븐 후 경화 단계는 몰딩 기구로부터 탄성 중합체 시일(20)을 제거한 후에 오븐에서 적어도 한 시간 동안 최소한 170℃의 온도까지 탄성 중합체 시일(20)을 가열하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 시일.