KR20170073844A

KR20170073844A - 발포고무가 적층된 가스켓

Info

Publication number: KR20170073844A
Application number: KR1020150182519A
Authority: KR
Inventors: 윤경섭
Original assignee: (주)코리아씰팩
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2017-06-29

Abstract

발포고무가 적층된 가스켓이 개시된다. 본 발명의 발포고무가 적층된 가스켓은, 플레이트 형상의 기저층; 상기 기저층의 양면에 배치되는 발포고무층; 및 상기 발포고무층의 일면에 액상고무를 함침한 후 발포고무층을 상기 기저층에 일체로 적층 결합하는 고무층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 표면은 부드러운 발포고무층을 형성하고 내부로 갈수록 고밀도의 고무층과 강건한 기저층을 형성하여 가스켓이 장착되는 플랜지가 약한 강성으로 인해 변형되어 하나의 가스켓에 저면압부와 고면압부가 동시에 존재하더라도 안정적인 밀봉기능을 확보함으로써, 플랜지의 강성이 충분하지 못하고 볼트 간의 거리가 멀며 가스켓의 장착면의 평활도가 좋지 않은 경우에도 폭넓게 사용이 가능할 수 있다.

Description

발포고무가 적층된 가스켓{FOAM RUBBER LAMINATED GASKET}

본 발명은 발포고무가 적층된 가스켓에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 플랜지의 강성이 충분하지 못하고 볼트 간의 거리가 멀며 가스켓의 장착면의 평활도가 좋지 않은 경우에도 폭넓게 사용이 가능할 수 있는 발포고무가 적층된 가스켓에 관한 것이다.

가스켓은 밀봉기능을 높이거나 혹은 플랜지의 변형을 방지하기 위해 두께를 두껍게 형성하여 충분한 강성을 가지게 하거나 볼트를 조밀하게 배치하여야 한다. 또한, 플랜지의 조도, 휨이 없는 평활도, 볼트의 취부력 등의 플랜지의 특성에 관한 사항과 내부에 흐르는 유체의 종류, 압력, 온도 등의 영향도 밀접한 관계를 가진다. 또한, 가스켓은 소재의 특성과 구조에 따라 밀봉성능에 밀접한 관계를 가진다.

일반적으로 플랜지의 강성이 약한 경우 볼트가 취부되는 부분은 고면압을 받게 되고 볼트로부터 멀리 떨어져 있을수록 저면압을 받게 된다.

즉, 플랜지는 저면압을 받는 즉, 볼트로부터 멀리 떨어진 부분에서 유체가 누설된다. 이를 방지하기 위해서 볼트의 취부력을 증가시키게 되면, 플랜지는 더욱 크게 변형되고 볼트에서 가까운 곳은 과도한 압력이 발생하고 이에 따라 가스켓이 탄성 한계를 넘어 파괴되어 플랜지의 외부로 밀려나가게 되며 밀봉기능은 급격히 저하된다.

이와 같이, 종래기술에 따른 가스켓은 단일의 고무 혹은 발포고무로 형성됨에 따라 플랜지면의 조도가 좋지 않거나 플랜지의 강성이 약하여 볼트의 취부력에 의해 변형되는 등의 원인으로 하나의 플랜지에 저면압부와 고면압부가 존재하는 경우 만족할 만한 밀봉기능을 확보할 수 없는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-0269517호(등록일자: 2000년 07월 20일)

본 발명의 기술적 과제는, 표면에 부드러운 발포고무층를 배치하고 내부로 갈수록 고밀도 고무층을 형성하며 중심에는 금속 혹은 비금속의 강건한 기저층을 배치하여 플랜지가 약한 강성으로 인해 변형되어 하나의 가스켓에 저면압부와 고면압부가 동시에 존재하더라고 안정적인 밀봉기능을 확보함으로써, 플랜지의 강성이 충분하지 못하고 볼트 간의 거리가 멀며 가스켓의 장착면의 평활도가 좋지 않은 경우에도 폭넓게 사용이 가능할 수 있는 발포고무가 적층된 가스켓을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제는, 플레이트 형상의 기저층; 상기 기저층의 양면에 배치되는 발포고무층; 및 상기 발포고무층의 일면에 액상고무를 함침한 후 발포고무층을 상기 기저층에 일체로 적층 결합하는 고무층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발포고무가 적층된 가스켓에 의해 달성된다.

상기 기저층은, 금속 혹은 비금속의 박판의 코일, 금속망, 화이버 컴포지트(Fiber Composit) 가스켓 시트, 부직포, 글라스 화이버 메쉬 중에서 선택되는 1종 이상의 혼합물로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 발포고무층은, 내유성, 내열성이 우수한 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR: Acrylonitrile Butadiene Rubber), 불소 고무(FKM: Fluoro Carbon Rubber), 에틸렌 아크릴 고무(ACM: Ethylen Acrylic Rubber), 비닐메틸씰리콘 고무(VMQ: Vinyl-Methyl Slicon Rubber), 에틸렌 프로필렌 디엔 고무(EPDM: Ethylene Propylene Diene Rubber), 스틸렌 부타디엔 고무(SBR: Styrene Butadiene Rubber), 클로로플랜 고무(CR : Chloroprene Rubber) 중에서 선택되는 1종 이상의 혼합물로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 기저층에 상기 액상고무를 완전하게 부착시키기 위해, 상기 기저층에 폐놀계 혹은 폴리이미드계 열경화성 액상 핫멜트를 도포하고 고온에 경화시킨 상태에서 폐놀계 고무 접착제를 도포한 후 함침된 발포고무층을 접착하여 고온·고압으로 완전 가류하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 표면은 부드러운 발포고무층을 형성하고 내부로 갈수록 고밀도의 고무층과 강건한 기저층을 형성하여 가스켓이 장착되는 플랜지가 약한 강성으로 인해 변형되어 하나의 가스켓에 저면압부와 고면압부가 동시에 존재하더라도 안정적인 밀봉기능을 확보함으로써, 플랜지의 강성이 충분하지 못하고 볼트 간의 거리가 멀며 가스켓의 장착면의 평활도가 좋지 않은 경우에도 폭넓게 사용이 가능할 수 있는 이점이 있다.

또한, 저면압부의 밀봉기능은 표면의 발포고무층에서 담당하고 고면압부에서는 고밀도, 고압축강도를 가지는 액상고무층 및 기저층에 의하여 가스켓이 파괴되지 않는 우수한 이점이 있다.

또한, 강건한 기저층에 의하여 가스켓의 형상 및 치수의 안정성이 유지될 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 발포고무가 적층된 가스켓과 플랜지를 보인 도면이다.
도 2는 본 발명의 발포고무가 적층된 가스켓의 단면을 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 발포고무가 적층된 가스켓과 플랜지의 조립상태를 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 발포고무가 적층된 가스켓과 단일의 고무 혹은 발포고무로 형성된 가스켓을 비교 시험한 결과를 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 발포고무가 적층된 가스켓의 다른 실시예를 보인 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 발포고무가 적층된 가스켓과 플랜지를 보인 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 발포고무가 적층된 가스켓의 단면을 보인 도면이며, 도 3은 본 발명의 발포고무가 적층된 가스켓과 플랜지의 결합상태를 보인 도면이고, 도 4는 본 발명의 발포고무가 적층된 가스켓과 단일의 고무 혹은 발포고무로 형성된 가스켓을 비교 시험한 결과를 보인 도면이며, 도 5는 본 발명의 발포고무가 적층된 가스켓의 다른 실시예를 보인 도면이다.

도 1은 본 발명에 따른 발포고무가 적층된 가스켓과 플랜지를 보인 것으로서, 가스켓이 조립된 플랜지의 구조(100)는 플랜지(120, 121) 사이에 가스켓(110)을 배치한 후 플랜지(120, 211)의 연결부위를 밀봉하도록 볼트(130)를 매개로 조립한다. 이때, 플랜지(120, 121)는 볼트(130)의 취부력에 대하여 강건하지 못하고 볼트(130) 간 거리가 멀어서 플랜지(120, 121)의 변형이 예상될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 발포고무가 적층된 가스켓의 단면을 보인 것으로서, 가스켓(110)은 기저층(111), 플라이머 및 접착제층(111a), 고무층(112), 고무함침층(112a), 발포고무층(113)으로 구성된다.

즉, 본 발명의 가스켓(110)은 기저층(111)이 중심부에 배치되고 기저층(111)의 양면에 플라이머 및 접착제층(111a), 고무층(112), 고무함침층(112a) 및 발포고무층(113)이 배치되는 구조로 된 것이다.

기저층(111)은 강체로서 냉간압연강판(SPCC), 스테인레스 스틸(STS), 알루미늄 판(AL) 등의 소재의 판재 및 코일재, 선재로 직조된 망, 타공판 등 다양한 형태로 사용될 수 있으며 화이버 컴포지트(Fiber composit), 글라스 화이버 메쉬(Glass fiber mesh) 등의 다양한 소재도 적용이 가능하다. 이때, 기저층(111)은 용도에 따라 5.0 mm 이내의 두께를 가지는 것이 좋으며, 더욱 좋게는 0.5 mm이내의 것이 좋다.

상기한 기저층(111)에 고무층(112)을 형성하는 액상고무를 부착하기 위해서는 기저층(111)의 소재의 종류에 따라 차이가 있으나 금속 혹은 비금속, 글라스 화이버, 화이버 컴포지트 소재의 경우 열경화성 페놀수지 혹은 폴리아미드계 수지를 주성분으로 한 것을 액상으로 도포한 후 200℃로 3분 동안 가열하여 경화시키고, 경화된 플라이머층 위에 열경화성 페놀계 핫멜트를 도포하여 100℃로 3분 동안 건조시킨다. 또한, 금속 혹은 비금속을 기저층(111)로 사용할 경우 탈지 처리를 하여 부착력을 증대시킨다. 이때, 플라이머 및 접착제층(111a)은 경화된 플라이머층 위에 열경화성 페놀계 핫멜트가 도포되어 형성된다.

발포고무층(113)은 용도에 따라 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR: Acrylonitrile Butadiene Rubber), 불소 고무(FKM: Fluoro Carbon Rubber), 에틸렌 아크릴 고무(ACM: Ethylen Acrylic Rubber), 비닐메틸씰리콘 고무(VMQ: Vinyl-Methyl Slicon Rubber), 에틸렌 프로필렌 디엔 고무(EPDM: Ethylene Propylene Diene Rubber), 스틸렌 부타디엔 고무(SBR: Styrene Butadiene Rubber), 클로로플랜 고무(CR : Chloroprene Rubber) 등의 고무를 사용하며 용도에 따라 다양한 발포밀도의 소재를 사용할 수 있으며, 고무 이외의 실리콘 등의 다양한 탄성체도 사용이 가능하다.

상기한 발포고무층(113)은 액상고무를 한 면을 침적한 후 상기 처리된 기저층(111) 위에서 합지하여 롤러로 가압하면서 150℃ 이내의 온도로 15분 가열하여 가류 시킨다. 이때, 사용되는 액상고무는 고무의 종류에 따라 다양하게 적용할 수 있으며, 고무층(112)은 액상고무가 경화되어 형성된다.

하기의 표 1은 본 발명의 한 실시예로 NBR 발포고무층(113)과 냉간압연강판의 기저층(111) 사이에 적용하기 위한 액상의 NBR의 배합표를 나타낸 것이다.

상기 표 1에 도시된 배합표에 의하여 배합과 혼련 공정을 거처 FMB (Final Master Batch) 형태로 만든 후 용제에 용해하여 액상으로 만들어 사용한다. 이때, 액상고무의 고형분은 20% 내외의 중량비를 가지는 것이 좋다.

액상고무를 장기간 보관하기 위해서 경화제 특성의 FMB를 별도로 제조하여 2액형으로 만들어 사용해도 무방하다. 다만, 액상고무는 발포고무의 종류에 따라 발포고무와 주성분이 동일하거나 혹은 유사한 특성을 가진 소재를 선택하여 박리가 발생되지 않도록 한다.

도 3은 본 발명의 발포고무가 적층된 가스켓과 플랜지의 조립상태를 보인 것으로서, 플랜지(120, 121)는 볼트(120)와 너트(131)의 취부력에 의하여 변형되어 체결하였다. 가스켓(110)은 볼트(130)와 너트(131)의 체결부 즉, 고면압부(a)가 가스켓(110)의 저면압부(b) 부분보다 높은 면압을 받게되어 가스켓(110)의 두께변화도 크게 일어난다. 이때, 가스켓(110)의 소재는 표면의 부드러운 발포고무층(113)이 먼저 변형되고 점차 압축되면서 밀도가 높은 고무함침층(112a)과 고무층(112)으로 압력이 전달된다.

고무층(112)의 내부에 배치되는 기저층(111)은 금속 혹은 비금속의 강체로서 변형을 일으키지 않고 강건하게 지지하고 있어 발포고무층(113), 고무함침층(112a) 및 고무층(112)이 외부로 밀러 나가지 않도록 지지한다.

도 4는 본 발명의 발포고무가 적층된 가스켓과 단일의 고무 소재 혹은 발포고무 소재로 형성된 가스켓을 비교시험한 것으로서, 표 2는 비교 시험을 위한 제품의 사양을 나타낸 것이고, 표 3은 시험 후 평가를 나타낸 것이다.

상기한 도 1 및 도 2와 같이 조립하여 M8 볼트, 2개를 각각 1.6 kg-m의 토오크로 체결하였다. 이때 플랜지(120, 121)의 재질은 SS400이고, 플랜지(120, 121)의 두께는 10mm이며, 볼트(130)의 간격은 85mm이고, 유체의 통과 내경 50mm이다.

각각의 가스켓(110a, 110b, 110c)을 상기와 같이 체결하여 80℃ 물에 72시간 완전 침적한 후 꺼내어 7bar의 수압으로 누수시험 한 결과는 다음과 같다.

표 3에 도시된 바와 같이, 누수 시험결과 본 발명의 발포고무가 적층된 가스켓(110a)은 누수가 발생하지 않았으며 해체 후 외관도 양호하였다.

반면에, 발포고무 단일층으로 제조된 가스켓(110b)은 고면압부(a)에서 볼트의 체결력에 의해 찢어짐이 발생하였으나 누수시험에서는 저압부(b)에서만 누수가 발생하였다.

또한, 고무 단일층으로 제조된 가스켓(110c)은 고압부(a)에서 ??어짐이 발생하였고 저압부(b)에서는 수압에 밀려 플랜지 외부로 이탈하였다. 따라서 누수가 심하게 발생하였다.

또한, 시험 후 해체하여 플랜지의 변형량을 측정하였다.

본 발명의 가스켓(110a)을 시험한 플랜지는 0.2mm, 발포고무 단일층 가스켓(110b)을 시험한 플랜지는 1.5mm, 고무단일층 가스켓(110c)을 시험한 플랜지는 1.8mm의 변형량을 나타났다.

위 결과를 통해, 본 발명의 발포고무가 적층된 가스켓(110)은 내구력과 밀봉능력 및 플랜지의 변형을 방지하는 우수한 기능을 갖는다는 것이 입증되었다.

도 5는 본 발명의 발포고무가 적층된 가스켓의 다른 실시예를 보인 것이다. 즉, 본 실시예에서 기저층(111)은 글라스 화이바 메쉬로 형성되는 것이며, 이를 제외한 나머지 작용 및 효과는 전술한 실시예와 동일하므로 그 설명은 생략하기로 한다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

110: 가스켓
111: 기저층
111a: 플라이머 및 접착제층
112: 고무층
112a: 고무함침층
113: 발포고무층
a: 고면압부
b: 저면압부

Claims

플레이트 형상의 기저층;
상기 기저층의 양면에 배치되는 발포고무층; 및
상기 발포고무층의 일면에 액상고무를 함침한 후 발포고무층을 상기 기저층에 일체로 적층 결합하는 고무층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발포고무가 적층된 가스켓.
제1항에 있어서,
상기 기저층은, 금속 혹은 비금속의 박판의 코일, 금속망, 화이버 컴포지트(Fiber Composit) 가스켓 시트, 부직포, 글라스 화이버 메쉬 중에서 선택되는 1 이상의 혼합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 발포고무가 적층된 가스켓.
제1항에 있어서,
상기 발포고무층은, 내유성, 내열성이 우수한 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR: Acrylonitrile Butadiene Rubber), 불소 고무(FKM: Fluoro Carbon Rubber), 에틸렌 아크릴 고무(ACM: Ethylen Acrylic Rubber), 비닐메틸씰리콘 고무(VMQ: Vinyl-Methyl Slicon Rubber), 에틸렌 프로필렌 디엔 고무(EPDM: Ethylene Propylene Diene Rubber), 스틸렌 부타디엔 고무(SBR: Styrene Butadiene Rubber), 실리콘 중에서 선택되는 1종 이상의 혼합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 발포고무가 적층된 가스켓.
제1항에 있어서,
상기 기저층에 상기 액상고무를 완전하게 부착시키기 위해, 상기 기저층에 폐놀계 혹은 폴리이미드계 열경화성 액상 핫멜트를 도포하고 고온에 경화시킨 상태에서 폐놀계 고무 접착제를 도포한 후 함침된 발포고무층을 접착하여 고온·고압으로 완전 가류하는 것을 특징으로 하는 발포고무가 적층된 가스켓.