KR20190138867A

KR20190138867A - 플라즈마 코팅된 밀봉 소자

Info

Publication number: KR20190138867A
Application number: KR1020197034149A
Authority: KR
Inventors: 프리데리케 본 프레크슈타인; 마티아스 아들러; 슈테판 루츠; 토마스 슈네츠; 카타리나 홀슈타인; 카이 펠러; 보리스 트라버; 에리히 프렘
Original assignee: 칼 프로이덴베르크 카게
Priority date: 2017-05-08
Filing date: 2018-04-18
Publication date: 2019-12-16
Also published as: KR102299944B1; US20210148466A1; US11371614B2; CN110582530A; CN110582530B; WO2018206248A1; EP3401358B1; EP3401358A1

Abstract

본 발명은 윤활제의 존재하에 밀봉 몸체의 동적 밀봉을 위한 밀봉 소자의 용도에 관한 것이다. 상기 밀봉 소자는 엘라스토머 기본 몸체 및 플라즈마-코팅을 포함하고, 이때 상기 코팅은 탄소, 산소, 규소, 수소 및 경우에 따라 불소의 원소들을 포함한다. 상기 코팅은 적어도 표면에 다음 특성들: C:Si의 몰 비율(at%/at%)은 ＞5, O:Si의 몰 비율(at%/at%)은 ＞3, 그리고 표면 에너지는 ＜50mN/m을 갖는다. 또한, 본 발명은 밀봉 시스템들, 밀봉 방법, 밀봉 소자들 및 상기 밀봉 소자들의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

플라즈마 코팅된 밀봉 소자

본 발명은 윤활제의 존재하에 밀봉 몸체의 동적 밀봉을 위한 밀봉 소자의 용도에 관한 것으로, 이때 상기 밀봉 소자는 엘라스토머 기본 몸체 및 플라즈마-코팅을 포함한다. 또한, 본 발명은 밀봉 시스템들, 밀봉 방법, 밀봉 소자들 및 상기 밀봉 소자들의 제조 방법에 관한 것이다.

밀봉 기술 분야에서 장치들 내 이동성 기계부들이 적합한 밀봉 소자들(밀봉 제품들)에 의해 밀봉된다. 이 경우, 동적 시일들에서 밀봉 소자에 대하여 밀봉될 밀봉 몸체의 이동이 발생한다. 동적 시일들의 예시들은 슬라이드 링 시일들(slide ring seals), 로터리 샤프트 시일 링들(rotary shaft seal rings), 래비린드 샤프트 시일들(labyrinth shaft seals), 로드 시일들(rod seals), O- 또는 피스톤 링들(piston rings)이다. 동적 시일들에서 이동한 경계면은 시일 갭(seal gap)으로서 지시된다. 상기 밀봉 소자는 샤프트, 피스톤 또는 로드와 같은 기계부에 인접한다. 상기 동적 시일들은 윤활제들을 함유할 수 있다. 이와 같은 윤활제들은 상기 장치(예컨대 기어) 내에서 이동한 기계 부품들을 윤활하기 위해 이용된다. 이 경우, 윤활제는 상기 시일 갭 내로 침투할 수 있다. 밀봉 소자들은 열가소성 플라스틱 또는 엘라스토머와 같은 폴리머 제작 재료로 구성되는 경우가 많다. 이러한 엘라스토머의 유연성에 의해 상기 밀봉 소자들은 조립시, 그리고 작동 동안에 상기 밀봉 몸체에 맞추어 조정될 수 있다.

이동성 밀봉 시스템들에서는 상기 밀봉 소자들에 현저한 힘이 작용하는데, 상기 힘은 엘라스토머의 상대적으로 낮은 경도로 인해 밀봉 소자들이 마멸에 의해 마모하도록 만든다. 따라서 밀봉 소자들은 제한된 수명을 갖는 경우가 많고, 정기적으로 교체되어야 한다. 안정성을 개선하기 위해, 선행기술에서는, 일반적으로 충전제들에 의해 보강되는 가급적 견고한 엘라스토머가 이용된다. 그러나 이는, 밀봉 소자들의 마모도가 감소할 수는 있지만, 동시에 밀봉 몸체가 마멸에 의해 마모한다는 단점이 있다. 실제로 심지어 강철로 이루어진 밀봉 몸체들에서 발생하는 이와 같은 효과는, 밀봉 소자의 대향부가 샤프트인 경우에 샤프트 수축으로서 지시된다.

동적 시일들에서 밀봉될 장치의 윤활제는 시일 갭 내로 침투할 수 있다. 그럼으로써 윤활제들은 마찰학적 특성들을 개선할 수 있고, 그럼으로써 마모도를 감소시킬 수 있다. 윤활제들을 갖는 동적 시일들에서 당업자에게는, 동시에 우수한 밀봉, 우수한 마찰학적 특성들 및 낮은 마모도를 얻을 수 있도록 밀봉 소자, 밀봉 몸체 및 윤활제를 서로 매칭하는 특별한 과제가 주어진다. 실제로, 높은 하중에 노출되어 있는 실제 밀봉 시스템에서 밀봉 소자뿐만 아니라 밀봉 몸체의 마멸을 완전히 방지하거나, 또는 적어도 낮게 유지하는 것이 매우 어렵거나, 또는 심지어 불가능하다. 이 경우, 윤활제들을 갖는 밀봉 시스템들은 윤활제를 갖지 않는 건조한 시스템들과 다르게 동작한다.

마멸 문제를 해결하기 위해, EP 2 291 439 B1호는, 엘라스토머 밀봉 소자들에, 실제로 탄소, 산소, 규소, 수소 및 경우에 따라 불소로 구성된 플라즈마-코팅을 장착시키는 것을 제안한다. 규소- 및 산소 비율은 상대적으로 높다. 따라서 상기 코팅은 유리와 유사하고 상대적으로 높은 경도를 갖는다. 그에 따라 코팅된 밀봉 소자는 표면에서 높은 내마모성을 갖는 반면, 내부에서는 밀봉 적용예들에서 요구되는 재료의 유연성이 보존된다. 그러나 이러한 견고한 코팅들은 일반적으로 밀봉 몸체의 높은 마모도(샤프트 수축)를 야기한다는 단점이 있다. 실제 적용예들에서 상기 샤프트 수축은 일반적으로 밀봉 소자들의 마모보다 더 문제가 되는데, 그 이유는 기계부들의 제조 및 교체가 비교적 더 복잡한 경우가 많기 때문이다. 서로 다른 윤활제들과의 양립성도 항상 주어지지 않는다. 따라서 특히 높은 하중에서 이러한 밀봉 시스템들의 안정성이 개선될 필요가 있고, 상기 밀봉 시스템들은 많은 적용예들에서 부적합하다. 또한, 매우 견고한 코팅들의 이용시, 밀봉 소자가 자체 밀봉 작용을 잃어버릴 위험성이 생긴다.

선행기술에는, 엘라스토머 기판들에, 거의 완전히 탄소로 구성된 견고한 플라즈마-코팅들을 장착시키기 위한 플라즈마 지원된 화학적 또는 물리적 기상 증착 방법(CVD 또는 PVD)도 공지되어 있다. 이러한 코팅들은 자체 경도 및 구조로 인해 "다이아몬드형 탄소(Diamond Like Carbon, DLC)"로서 지시된다. 이러한 방법 및 제품들에 대한 개관은 Martinez-Martinez, De Hosson, 2014, 표면 및 코팅 기술(Surface and Coating Technology) 258, 677 내지 690에 주어진다. 그러나 이러한 코팅된 제품들은 동적 밀봉 적용예들에 전혀 적합하지 않거나, 또는 단지 제한적으로만 적합한데, 그 이유는 실제로 높은 경도로 인해 밀봉 몸체의 상대적으로 강한 마멸 및 마모도(샤프트 수축)가 야기되기 때문이다. 상기 밀봉 몸체의 이러한 마멸은 문제가 되는데, 그 이유는 이와 같은 밀봉 몸체가 실제로 통상적으로 기계부이기 때문이다. 상기 마멸에 의해 기계의 기능이 악영향을 받을 수 있다. 샤프트와 같은 기계부들의 교체는 시일 링과 같은 밀봉 소자들의 교체보다 일반적으로 현저히 더 복합하고, 더 비싸다. 또한, 윤활제들에 의한 이러한 제품들의 습윤성은 불충분한 경우가 많다. 이로 인해, 마찰학적 특성들, 마모도 및 마멸은 개선될 필요가 있다. 또한, 문헌에서는, 이와 같은 층 시스템들이 밀봉 몸체들 상에 이용되기에도 적합한지 여부에 대해 전혀 암시를 주지 않는데, 그 이유는 밀봉 작용의 보존이 다루어지지 않았기 때문이다.

윤활제를 갖지 않는 건조한 밀봉 시스템들에서 DLC에 의해 코팅된 엘라스토머의 마찰학적 특성들은 예를 들어 Thirumalai, 2016, 표면 및 코팅 기술(Surface and Coating Technology) 302, 244 내지 254에서 기술된다. 이 경우, 마찰로 인해 서로 다른 코팅된 기판들의 상당한 마모도가 관찰되었다. 이때 윤활제들을 갖는 동적 시일들은 검사되지 않았다.

DE 10 2012 010 603B4호는 윤활제들의 존재하에 동적 시일들을 위한 플라즈마-코팅을 갖는 밀봉 소자들에 관한 것이다. 윤활된 밀봉 시스템들에서의 사용에서, 코팅되지 않은 밀봉 소자들과 비교하여 현저히 감소한 수치더라도, 밀봉 몸체에서 바람직하지 않은 샤프트 수축이 주어진다. 또한, 마찰학적 특성들도 더 개선될 필요가 있다. 코팅들은 50mN/m 이상의 표면 에너지를 갖는다. 상기 표면 에너지가 습윤성의 척도이기 때문에, 서로 다른 윤활제들과의 양립성도 마찬가지로 개선될 필요가 있다.

Michael Lubwama의 "수동 펌프 피스톤 시일용 니트릴 고무에 증착된 DLC 및 Si-DLC 필름의 마찰학적 특성(Tribological behaviour of DLC and Si-DLC films deposited on nitrile rubber for handpump piston seals)", 2013, 더블린 시티 대학교 논문은, 단지 낮은 비율의 규소를 포함하는, 니트릴 고무로 이루어진 엘라스토머 밀봉 소자들 상의 DLC-코팅들에 관한 것이다. 우물들을 물의 유출에 대해 밀봉하기 위해, 상기 밀봉 소자들은 드라이 시일(dry seal)로서 이용된다. 합성 윤활제들을 사용하는 적용예들은 기술되지 않는다.

따라서, 전체적으로 선행기술에 공지된 밀봉 소자들 및 밀봉 시스템들은 더 개선될 필요가 있다. 그에 따라 일반적으로, 기술된 단점들을 극복하는 밀봉 시스템들에 대한 요구가 제기된다.

본 발명의 과제는, 위에 기술된 단점들을 극복하는, 동적 시일들을 위한 밀봉 시스템들을 제공하는 것이다. 본 발명의 과제는 특히, 합성 윤활제들의 존재하에 바람직한 특성들을 갖고, 특히 높은 안정성을 갖는 밀봉 시스템들을 제공하는 것이다. 이 경우, 상기 밀봉 시스템들은 동적 밀봉 적용예들에서 우수한 마찰학적 특성들, 특히 우수한 마찰 특성을 나타내야 한다.

본 발명의 또 다른 하나의 과제는, 윤활제들의 존재하에 밀봉 몸체의 단지 낮은 마멸(샤프트 수축)을 나타내거나, 바람직하게는 밀봉 몸체의 마멸(샤프트 수축)을 전혀 나타내지 않는 밀봉 시스템들을 제공하는 것이다. 특히 긴 시간 공간에 걸쳐서 안정적이고 효율적인 밀봉 시스템들이 제공되어야 한다.

본 발명의 과제는 특히, 폴리알킬렌글리콜들과 같은 폴리에테르들, 폴리에스테르들 또는 수성 윤활제들과 같은 극성 윤활제들을 이용하여, 말하자면 80℃ 미만의 기름통 온도를 갖는 장치들에서와 같이 특히 상대적으로 낮은 온도에서 사용하기 위한 효율적이고 안정적인 밀봉 시스템들을 제공하는 것이다.

놀랍게도 본 발명의 기반이 되는 과제는 특허 청구항들에 따른 용도들, 밀봉 시스템들, 밀봉 소자들 및 방법들에 의해 해결된다. 또 다른 바람직한 실시 형태들은 상세 설명에서 공개된다.

본 발명의 대상은 윤활제의 존재하에 밀봉 몸체의 동적 밀봉을 위한 밀봉 소자의 용도이고, 이때 상기 밀봉 소자는 엘라스토머 기본 몸체 및 플라즈마-코팅을 포함하며, 이때 상기 코팅은 탄소, 산소, 규소, 수소 및 경우에 따라 불소의 원소들을 포함하고, 이때 상기 코팅은 적어도 표면에 다음 특성들: C:Si의 몰 비율(at%/at%)은 ＞5, O:Si의 몰 비율(at%/at%)은 ＞3, 그리고 표면 에너지는 ＜50mN/m을 갖는다.

본 발명은 하나 이상의 밀봉 몸체를 포함하는, 밀봉 소자를 구비한 밀봉 시스템(시일)에 관한 것이다. 상기 밀봉 시스템은 예를 들어 기어와 같은 장치이다. 상기 밀봉 몸체는 대체로 기계부이다. 상기 밀봉 소자 및 상기 밀봉 몸체는 경계면을 형성하고, 상기 경계면은 밀봉 기술에서 시일 갭으로서 지시된다. 상기 밀봉 시스템은, 상기 밀봉 소자 및 상기 밀봉 몸체가 의도한 용도에서 서로 상대적으로 이동하는, 동적 시일이다. 이 경우, 바람직하게 윤활제들이 이용된다. 이와 같은 윤활제들은 사용시 상기 시일 갭 내로 침투할 수 있고, 그럼으로써 마찰학적 특성들이 개선된다. "마찰 공학"(마찰 이론) 용어는 마찰의 이론, 다시 말해 특히 마찰 계수, 서로에 대해 작용하고, 서로에 대해 이동하는 몸체들 및 표면들 사이의 마모도 및 윤활의 계산 및 측정 이론을 지시한다.

동적 시일들에서 이러한 밀봉 시스템들은 실질적으로, 서로 다른 기계부들의 상호작용을 보장하기 위해 이용된다. 이러한 밀봉 시스템들은 우수한 마찰학적 특성들을 갖고 낮은 마모도를 가져야 한다. 이와 같은 특성들을 개선하기 위해, 정기적으로 기름 및 지방과 같은 윤활제들이 이용된다. 상기 윤활제들은 추가로, 상기 밀봉 시스템들을 유체에 대해 밀봉하기 위해 이용될 수 있다.

상기 밀봉 소자는 엘라스토머 기본 몸체를 기판으로서 포함하고, 그 위에 적층되는 플라즈마-코팅을 포함한다. 바람직하게 상기 코팅은 상기 기본 몸체 상에 직접 적층되어 있다. 그러나 예를 들어 접착을 개선하기 위해, 또 다른 하나의 중간층이 존재할 수 있다. 이 경우, 상기 엘라스토머 기본 몸체는 바람직하게 엘라스토머 폴리머를 포함하거나, 또는 상기 엘라스토머 폴리머로 구성된다. 이때 상기 기본 몸체는 완전히 코팅되거나, 또는 부분적으로 코팅될 수 있다. 상기 플라즈마-코팅은 적어도, 상기 밀봉 시스템 내 시일 갭을 형성하는 상기 기본 몸체의 부분 상에 존재한다.

상기 기본 몸체에는 플라즈마-코팅이 장착되어 있다. 상기 플라즈마-코팅은 바람직하게 플라즈마 지원된 화학적 기상 증착 방법(PE-CVD)에 의해 제조된다. 이 경우, 상기 기본 몸체는 PE-CVD-장치(플라즈마 장치) 내로 주어지고, 상기 PE-CVD-장치 내로 상기 코팅을 위한 휘발성의, 다시 말해 가스- 또는 증기 형태의 전구체 화합물들(전구체 물질, 모노머들)이 공급된다. 상기 플라즈마 내에서 상기 전구체 화합물은 화학적 및 물리적으로 변경되고, 상기 기본 몸체의 표면상에 침전되는 반응성 중간 산물들 및 폴리머들이 생성된다. 플라즈마-코팅들은 일반적으로 3차원 교차 결합 구조를 형성한다. 따라서 상기 플라즈마-코팅들은 플라즈마폴리머 코팅들로도 지시된다. 또한, 코팅을 플라즈마 지원된 물리적 기상 증착 공정(PVD)에 의해 제조하는 것도 가능하다.

상기 코팅은 탄소, 산소, 규소, 수소 및 경우에 따라 불소의 원소들을 함유한다. 이는, 이와 같은 폴리머 분자들이 적어도 이와 같은 원소들로 형성되어 있다는 사실을 의미한다. 이 경우, 바람직하게 상기 코팅은 탄소, 산소, 규소, 수소 및 경우에 따라 불소로 구성된다. 바람직한 하나의 실시 형태에서 불소가 함유되어 있다. 또 다른 하나의 실시 형태에서, 예를 들어 10at%까지 또는 5at%까지의 비율로 질소가 함유되어 있다. 일반적으로, 예를 들어 ＜5at%, ＜2at% 또는 ＜1at%의 양으로 또 다른 원소들의 약간의, 불가피한 불순물들이 존재할 수 있다. 이러한 불순물들은 무엇보다, 기본 몸체의 구성 성분들이 반응성 플라즈마 내에서 플라즈마상(plasma phase)으로 전환되고 코팅으로 통합 또는 침전되는 경우에 생성된다. 전형적인 불순물들은 예를 들어, 나트륨 또는 아연과 같은 금속들이다.

상기 코팅들은 본 발명에 따라 무엇보다, 상대적으로 많은 탄소를 함유하고, 단지 작은 비율의 규소를 함유하는 것을 특징으로 한다. 상기 코팅은 적어도 표면에서 ＞5의 C:Si의 몰 비율(at%/at%) 및 ＞3의 O:Si의 몰 비율(at%/at%)을 갖는다.

명시적으로 다르게 제시되어 있지 않은 경우에 한해, 본 출원서의 범주 내에서 코팅의 몰 비율 및 몰 분율은 원자퍼센트(at%)로 제시된다. 코팅의 표면에서 몰 비율은 엑스선 광전자 분광법(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis, ESCA; X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS로도 지시됨)에 의해 검출될 수 있다. 선행기술에서 통상적인 이와 같은 방법에 의해 표면에서 몇 나노미터 깊이까지의 몰 비율 조성이 검출된다. 바람직하게 상부 1 내지 20㎚, 특히 상부 2 내지 10㎚ 또는 대략 상부 4 또는 5㎚에서 표면의 조성이 측정된다. 상기 방법은 수소를 제외한 모든 화학적 원소들의 검출을 허용한다.

바람직한 하나의 실시 형태에서 코팅은 전체적으로 C:Si＞5의 몰 비율(at%/at%) 및 O:Si＞3의 몰 비율(at%/at%)을 갖는다. 이는, 상기 코팅이 평균적으로 이와 같은 몰 비율들을 갖는다는 사실을 의미한다. 이 경우, 바람직하게 상기 코팅은 이러한 몰 비율을 모든 영역들에서 갖거나, 또는 적어도 상기 코팅 및/또는 상기 코팅의 횡단면의 ＞80, ＞90 또는 ＞95%를 차지하는 영역들에서 갖는다. 바람직한 하나의 실시 형태에서 코팅의 조성은 실질적으로 균일하다. 균일한 코팅들은, 코팅 공정 동안에 기체상 전구체 화합물들의 종류 및 농도가 일정하게 유지됨으로써 제조된다. 이는, 예를 들어 기본 몸체의 표면을 세척하고, 그리고/또는 활성화하기 위해, 그리고/또는 경계면에서 상기 기본 몸체에 대해 접착을 개선하기 위해, 예를 들어 공정 시작시 다른 공정 가스에 의한 짧은 사전 처리가 이루어지는 상황을 배제하지 않는다. 당업자에게 공지되어 있는 것과 같이, 표면의 조성은 특히 기본 몸체에 대한 경계면에서 약간 변경될 수 있는데, 그 이유는 플라즈마-코팅의 제조 공정 시작시 상기 기본 몸체 및 상기 기본 몸체의 활성화된 구성 성분들과의 반응도 이루어질 수 있기 때문이다.

본 발명에 따르면, 상기 코팅이 서로 다른 몰 비율 조성을 갖는 서로 다른 부분 층들을 포함하고, 그리고/또는 상기 코팅이 구배 구조(gradient structure)를 갖는 것도 가능하다. 균일하지 않은 조성을 갖는 이러한 코팅들은, 플라즈마-코팅에서 전구체 화합물들의 종류 및/또는 농도가 변경됨으로써 제조될 수 있다.

다음에서 공개된 바람직한 몰 비율 조성들은 각각 단지 코팅의 표면에서만 설정되거나, 또는 전체 코팅에서 설정될 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따르면, 윤활제와 접촉하고 시일 갭을 형성하는 코팅의 표면에서 바람직한 조성이 설정되는 것이 중요하다.

바람직한 하나의 실시 형태에서 C:Si의 몰 비율(at%/at%)은 ＞10 또는 ＞20, 바람직하게 ＜80 또는 ＜70이다. 바람직하게 C:Si의 몰 비율(at%/at%)은 5 내지 80, 바람직하게 10 내지 70 또는 25 내지 70의 범위 내에 있다.

바람직하게 O:Si의 몰 비율(at%/at%)은 ＞4 또는 ≥5이다. 바람직하게 ＜20 또는 ＜15이다. 특히 3 내지 20, 바람직하게 4 내지 15의 범위 내에 있다.

바람직하게 C:O의 몰 비율(at%/at%)은 ＞3, 특히 바람직하게 ＞4이다. 바람직하게 ＜12, 특히 ＜10이다. 특히 상기 비율은 3 내지 12, 특히 4 내지 10이다.

바람직한 하나의 실시 형태에서 C:Si의 몰 비율(at%/at%)은 10 내지 80, O:Si의 비율은 4 내지 15, 그리고 C:O의 비율은 3 내지 12이다.

바람직한 하나의 실시 형태에서 Si의 몰 분율은 0.5at% 내지 5at%, 바람직하게 1at% 내지 5at% 또는 1at% 내지 4at%이다. 놀랍게도, 의도적으로 폴리머 코팅 내로 통합된 이러한 낮은 비율조차 특성들의 상당한 개선을 달성할 수 있다는 사실이 확인되었다.

코팅들은 주요하게, 바람직하게 50at% 이상, 바람직하게 60at% 이상의 몰 분율으로, 바람직하게 50at% 내지 95at%, 특히 60at% 이상 내지 90at%의 몰 분율로 탄소로 구성된다. 산소의 비율은 바람직하게 5at% 내지 25at%, 특히 9at% 내지 18at%이다. 불소의 비율은 35at%까지, 특히 25at%까지일 수 있다. 불소가 존재하는 경우에 한해, 몰 분율은 바람직하게 5at% 내지 35at%, 특히 7at% 내지 25at%이다.

바람직한 하나의 실시 형태에서 코팅은 다음 몰 분율들(at%)을 갖는다:

코팅들은 전체적으로, 단지 상대적으로 낮은 비율의 규소 및 산소를 함유하는 것을 특징으로 한다. 그럼으로써 상기 코팅들은 종래의, 실질적으로 탄소를 함유하고 규소를 함유하지 않는 코팅들("DLC-코팅들") 또는 20 - 25at%의 상대적으로 높은 비율의 규소 및 산소를 함유하고, 그럼으로써 유리와 유사한 코팅들("SiO_x-코팅들")과 구분된다. DLC-부류의 코팅들은 높은 경도를 특징으로 한다. 상기 코팅들은 전구체 화합물로서 예를 들어 아세틸렌 또는 메탄으로부터 제조될 수 있다. 엘라스토머 상의 DLC-코팅들의 제조 및 특성들에 대한 개관은 Martinez-Martinez(위 참조)에서 주어진다.

밀봉 적용예들에서 본 발명에 따른 코팅들의 특성들이 규소를 포함하지 않는 고탄소 코팅들의 특성들과 상당히 구분된다는 사실이 확인되었다. 이와 같은 방식으로 본 발명에 따른 코팅들은 예를 들어 다른 습윤성 및 표면 에너지를 나타내고, 이는 윤활제들의 존재하에 중요하다. 본 발명에 따른 코팅들이 상대적으로 높은 탄소 비율을 가짐에도 불구하고, 산소와 함께 전구체 화합물들로부터 작은 몰 분율들로 규소가 통합됨으로써, 공지된 고탄소 코팅들의 구조와 상당히 구분되는 구조가 야기된다는 사실이 가정된다.

무엇보다 상대적으로 낮은 비율의 규소로 인해 상기 코팅들은, 높은 비율의 규소 및 산소를 포함하는 공지된 코팅들과도 상당히 구분된다. 이러한 코팅들은 유리와 유사하고 상대적으로 높은 경도를 갖는다. 상기 코팅들은 EP 2 291 439 B1호에서 기술된다.

본 발명에 따르면, 코팅은, 휘발성의, 다시 말해 기체상 또는 증기 형태의 규소 전구체 화합물이 이용되는 PECVD-방법으로 얻을 수 있다. 상기 코팅의 조성은 PECVD-방법에서 기체상 전구체 화합물들의 선택 및 양을 통해 설정된다. 이 경우, 규소를 함유하는 하나 이상의 전구체 화합물이 이용된다. 특히 바람직하게, 규소, 탄소 및 수소로 구성된 화합물이 이용된다. 이와 같은 화합물은 특히 알킬실란, 바람직하게 테트라알킬실란, 특히 바람직하게 테트라메틸실란(TMS)이다.

일반적으로 바람직하게, 적어도 규소, 탄소 및/또는 산소를 함유하는 전구체 화합물들이 이용된다. 낮은 규소 비율이 달성되도록, 본 발명에 따르면, 바람직하게 규소를 함유하지 않고, 특히 탄소 전구체 화합물인 또 다른 하나의 전구체 화합물이 이용된다. 이 경우, 특히, 탄소 및 수소로 구성된, 특히 바람직하게 메탄, 에틸렌 또는 아세틸렌(에틴, C₂H₂)으로 구성된 하나 이상의 화합물이 이용된다. 특히 아세틸렌과 TMS로 이루어진 혼합물이 이용된다. 요구되는 낮은 규소 비율을 얻기 위해, 통상적으로 규소를 함유하지 않는 화합물이 명백한 초과량으로 이용되는데, 예를 들어 적어도 10:1의 중량비로 이용된다. 정확한 농도 및 조건들은 실제 화합물들, 플라즈마 장치 및 요구되는 층 조성과 관련해서 설정된다.

선행기술에는, 반응성 플라즈마 내에 기본 몸체의 구성 성분들도 활성화될 수 있다는 사실이 공지되어 있다. 이와 같은 구성 성분들은 반응성 화합물들로서 기체상으로 방출될 수 있고 코팅으로 전환될 수 있다. 이와 같은 현상은 무엇보다, 상기 기본 몸체의 표면이 아직 코팅되지 않았고, 그럼으로써 보호되어 있지 않은 공정의 시작시 발생한다. 따라서 실제로, 플라즈마-코팅이 바로 기판에 대한 경계 영역에서 약간 다른 조성을 갖는 상황이 관찰되는 경우가 많다. 그러나 이는 본 발명에 따르면 중요하지 않은데, 그 이유는 상기 코팅이 표면에서 요구되는 바람직한 조성을 갖는다는 사실이 중요하기 때문이다.

상기 코팅은 엘라스토머 기본 몸체 상으로 적층되어 있다. 상기 기본 몸체의 주요 구성 성분은 하나 이상의 유기 폴리머이고, 상기 유기 폴리머는 규소-유기 폴리머 또는 불소-폴리머일 수도 있다. 상기 폴리머는 3차원 교차 결합 매트릭스를 형성하는 엘라스토머이다. 상기 엘라스토머는 상기 기본 몸체에, 밀봉 소자들의 조립 및 의도한 적용시 바람직한 탄성 및 유연성을 제공한다.

바람직한 엘라스토머 기본 몸체들은 플루오로엘라스토머들(FKM, FFKM), EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔-엘라스토머), 니트릴-부타디엔-엘라스토머들(NBR), 수소화 니트릴-부타디엔-엘라스토머들(HNBR), 실리콘들, NR(천연고무), 폴리아크릴레이트-엘라스토머들(ACM), CR(클로로프렌-엘라스토머), IIR(이소부텐-이소프렌-엘라스토머), AU(폴리에스테르-우레탄), EU(폴리에테르-우레탄), MQ(메틸렌-실리콘-엘라스토머), VMQ(비닐-메틸-실리콘-엘라스토머), PMQ(페닐-메틸-실리콘-엘라스토머), FMQ(플루오르-메틸-실리콘-엘라스토머), FEPM(테트라플루오로에틸렌-프로필렌-엘라스토머) 또는 이러한 엘라스토머들의 혼합물들로부터 선택되었다. 본 발명의 바람직한 하나의 실시 형태에서 엘라스토머 기본 몸체는, 플루오로엘라스토머들(FKM, FFKM), EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔-엘라스토머), 니트릴-부타디엔-엘라스토머들(NBR) 및 수소화 니트릴-부타디엔-엘라스토머들(HNBR)로부터 선택된 하나 이상의 폴리머를 포함한다.

바람직하게 상기 기본 몸체는 40중량% 이상, 50중량% 이상 또는 60중량%이상까지 이러한 폴리머들 중 하나 이상의 폴리머로 구성된다. 이 경우, 상기 기본 몸체는, 유기질 또는 무기질일 수 있는 충전제들, 착색제들, 안정화제들 또는 연화제들과 같은 통상의 첨가제들을 함유할 수 있다. 밀봉 적용예들을 위한 엘라스토머들은, 경도 및 안정성을 개선하기 위해, 충전제들을 함유하는 경우가 많다.

바람직한 하나의 실시 형태에서 엘라스토머 기본 몸체는 플루오로엘라스토머이다. 상기 플루오로엘라스토머는 일반적으로, 불소를 함유하는 유기 폴리머들을 지시한다. 바람직하게 상기 플루오로엘라스토머는 플루오로고무(FKM) 또는 퍼플루오로고무(FFKM)이다. 플루오로고무(FKM)는 비닐리덴(디)플루오라이드(VDF)의 사용하에 중합 반응에 의해 제조되고, 이때 추가로, 헥사플루오로프로필렌(HFP) 또는 테트라플루오로에틸렌(TFE)과 같은 다른 모노머들이 이용될 수 있다. 적합한 FKM은 예를 들어 비닐리덴플루오라이드(VDF) 및 헥사플루오로프로필렌(HFP)의 코폴리머들, 그리고 VDF, HFP 및 테트라플루오로에틸렌(TFE)의 테트라폴리머들이다. DIN ISO 1629 또는 ASTM D1418 규정에 따른 FKM이 특히 바람직하다. 또 다른 적합한 플루오르화 엘라스토머들은 테트라플루오로에틸렌/프로필렌-고무(FEPM) 및 플루오르화 실리콘고무이다. 바람직한 하나의 실시 형태에서 플루오로엘라스토머는 교차 결합되어 있다. 이러한 교차 결합 플루오로엘라스토머들 및 이들의 제조는 예를 들어 EP 1 953 190 B1호에 기술된다.

바람직한 하나의 실시 형태에서 플루오로엘라스토머는 실질적으로 탄소 및 불소로 구성된다. 이 경우, 작은 비율이 다른 원소들로 구성되는 것도 가능한데, 그 이유는 예를 들어 중합 반응시 가교제와 같은, 불소 및 탄소로 구성되지 않은 첨가제들이 이용되기 때문이다. 따라서 바람직한 실시 형태들에서 플루오로엘라스토머는 90중량% 이상, 95중량% 이상 또는 98중량% 이상 탄소 및 불소로 구성된다.

바람직하게 기본 몸체 및/또는 밀봉 소자는 시일 링, 로터리 시일 또는 카세트 시일(cassette seal)이다. 상기 시일 링은 특히 샤프트 시일 링이다. 동적 시일들을 위한 바람직한 밀봉 소자들은 예를 들어 슬라이드 링 시일들, 로터리 샤프트 시일 링들, 래비린드 샤프트 시일들, 로드 시일들, O- 또는 피스톤 링들이다. 이러한 밀봉 소자들은 주변에 대해, 샤프트 또는 전진 로드와 같은, 기계 하우징을 벗어나는 소자들에서 상기 기계 하우징을 밀봉한다. 특히 바람직한 하나의 실시 형태에서 밀봉 소자는 로터리 샤프트 시일 링(RSSR)이다. 로터리 샤프트 시일 링들은 특히, DIN3760에 규정되는 것과 같다. 바람직한 하나의 실시 형태에서 시일 링은 축 방향 샤프트 시일 링이다. 이러한 시일 링들은 동적 밀봉 적용예들에서 높은 강도의 힘에 노출되어 있고, 상기 힘은 윤활제들과 함께 밀봉 소자들의 높은 마모도 및 높은 샤프트 수축을 야기할 수 있다.

엘라스토머 기본 몸체에는 적어도 부분적으로 코팅이 장착되어 있다. 본 발명의 하나의 실시 형태에서 엘라스토머 기본 몸체에 완전히 코팅이 제공되어 있다. 바람직한 하나의 실시 형태에서 단지 기본 몸체의 부분 영역들만이 코팅되어 있다. 상기 코팅된 부분 영역들은 예를 들어 기본 몸체의 표면의 5 내지 90%, 특히 10 내지 60%를 차지할 수 있다. 이 경우, 시일 갭, 밀봉 몸체에 대한 접촉면 및/또는 바람직하게 상기 기본 몸체의 인접하는 영역들도 코팅되어 있는 것이 중요하다.

상기 코팅은 바람직하게 나노미터 범위 내 층 두께를 갖는다. 예를 들어 상기 층 두께는 5 내지 3000㎚, 특히 100 내지 1500㎚이다.

상기 코팅은 ＜50mN/m, 바람직하게 ＜45mN/m 또는 ＜40mN/m의 상대적으로 낮은 표면 에너지를 갖는다. 이 경우, 상기 표면 에너지는 바람직하게 ＞20mN/m, 특히 ＞25mN/m 또는 ＞30mN/m이다. 상기 표면 에너지가 20 내지 50mN/m의 범위 내, 특히 25 내지 45mN/m 또는 30 내지 40mN/m의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

표면 에너지(표면 장력)는, 고체의 표면에 또는 고체의 표면 가까이에 위치하는 분자들의 총 잠재 에너지이다. 고체 내에서는 분자들 사이에서, 이와 같은 분자들을 결합하는 인력이 작용한다. 이와 같은 힘은 모든 측면들로부터가 아닌, 단지 내부로부터 표면에 있는 분자들 상으로 작용한다. 상기 표면에 위치하는 분자들 상으로 내부 방향으로 작용하는 인장력이 야기된다. 따라서 분자를 내부로부터 표면으로 제공하기 위한 노력이 이루어져야 하고 상기 표면에 있는 분자들은 상응하는 잠재 에너지를 갖는다. 상기 표면 에너지는 응축상(고체 또는 액체)의 표면과 표면 주변의 상호작용을 위한 특징값이다. 상기 표면 에너지는 mN/m으로 제시된다. 상기 표면 에너지는 재료의 습윤성의 기준이다. 상기 표면 에너지는 다양한 플라즈마 방법들에 의해 증가할 수 있다. 고체들의 표면 에너지는 20mN/m 미만(예컨대 PTFE) 내지 몇 천mN/m(금속, 다이아몬드)이다.

코팅의 표면 에너지는 플라즈마 내 제조시 다양한 조치들에 의해 의도적으로 영향을 받을 수 있다. 이와 같은 방식으로 상기 표면 에너지는 산소 함유 가스들의 비율 변경, 선택된 총 가스량, 표면의 효율 또는 추후 활성화에 의해, 예를 들어 플라즈마 내 구성 성분들의 변경에 의해 영향을 받는다. 상기 표면 에너지를 증가시키기 위해 적합한 하나의 조치는, 질소 또는 산소와 같은 극성 원자들을 함유하는 공정 가스들을 사용하는 것이다. 본 발명에 따르면, 예를 들어 코팅이 상대적으로 작은 비율의 규소, 상대적으로 높은 비율의 탄소 및 상대적으로 낮은 비율의 산소를 포함하는 경우, ＜50mN/m의 상대적으로 낮은 표면 에너지를 얻을 수 있다.

상기 표면 에너지의 측정은, 상경계에서 공지된 표면 장력을 갖도록 고체와 액체 사이에 형성되는 접촉각을 통해 간접적으로 이루어진다. 영의 방정식(Young's equation)은 접촉각, 액체의 표면 장력, 2개의 상의 경계면 장력 및 고체의 표면 에너지 사이의 관계를 기술한다. 본 발명에 따르면, 표면 에너지는 정적 접촉각 측정 방법에 따라 극성 또는 무극성 액체로서 물 및 디요오도메탄에 의해 측정된다. 상기 접촉각 측정의 평가는 오웬스와 웬트 방정식(Owens and Wendt equation)에 따라 이루어진다. 결정을 위해, 특히 DIN 55660-2가 적합하다(2011년 12월; 코팅 물질-습윤성 ―제2권: 접촉각의 측정에 의한 고정된 표면들의 자유 표면 에너지 결정).

밀봉 소자는 밀봉 몸체에 인접한다. 상기 밀봉 몸체는 특히 밀봉 적용예들을 위해 통상적인 기계부, 예를 들어 샤프트이다. 이러한 밀봉 몸체들은 금속, 예를 들어 강철로 구성되는 경우가 많다. 밀봉 기술 분야에서는, 샤프트 수축, 다시 말해 전체 시스템의 누출 또는 밀봉 몸체의 파괴까지 야기할 수 있는 밀봉 몸체의 마멸이 실제로 큰 문제를 나타낸다는 사실이 공지되어 있다. 상기 마멸은, 직접 지나치게 마멸하거나, 또는 파괴되지 않기 위해, 밀봉 소자들이 일반적으로 마찬가지로 상대적으로 높은 경도를 가짐으로써 야기된다. 이 경우, 엘라스토머 밀봉 소자들의 경도는 선행기술에서 정기적으로 충전제를 삽입함으로써 증가한다. 누출은 특히 밀봉 시스템으로부터 윤활제의 바람직하지 않은 배출을 지시한다.

본 발명에 따른 용도는 윤활제의 존재하에 이루어진다. 윤활제로서, 밀봉 시스템 내에서 마찰 또는 마모도를 감소시키는 재료들이 지시된다. 이 경우, 밀봉 소자는 시일 갭의 영역 내에서 윤활제에 의해 습윤되고, 이때 습윤 공정은 특히 소위 기름 측상에서 이루어진다. 상기 윤활제는 무엇보다 마찰 및 마모도를 감소시키기 위해, 그리고 그럼으로써 밀봉 시스템의 수명을 연장시키기 위해 이용된다.

윤활제들은 작동 조건들하에 액상이거나, 또는 윤활 가능하다. 일반적으로 유기 물질들 또는 유기 물질 혼합물들이 고려된다. 통상적인 윤활제들은 예를 들어 지방 또는 기름이다. 바람직하게 윤활제는 유기 윤활유들, 특히 합성 윤활유들로부터 선택되었다. 본 발명에 따른 밀봉 소자는 낮은 표면 에너지로 인해 극성 윤활제들뿐만 아니라 친유성 윤활제들의 존재하에서도 밀봉을 위해 적합하다. 일반적으로 윤활제는 극성 또는 친유성(기름과 혼합 가능)을 가질 수 있다. 적합한 윤활제들은 예를 들어 폴리에테르, 폴리에스테르, 수성 윤활제들, 실리콘유들 또는 폴리알파올레핀이거나, 또는 이들을 함유한다. 수성 윤활제들은 물 및 폴리에테르, 폴리에스테르 및/또는 계면활성제와 같은 유기 화합물들을, 바람직하게 5중량% 또는 이보다 많은 비율로 함유한다. 상기 수성 윤활제들은 예를 들어 EP 2 473 587 B1호에서 기술된다.

극성 윤활유들의 이용이 특히 바람직하다. 바람직하게 윤활유들의 극성은 광유(mineral oil)의 극성보다 더 높다. 특히 윤활제는 바람직하게 친수성을 갖는데, 다시 말해 물과 혼합 가능하거나, 또는 부분적으로 혼합 가능하다. 극성 윤활유들은 극성기(polar group)를 포함하는데, 특히 히드록시기들, 에테르기들 또는 에스테르기들과 같은 산소 함유 기들을 포함한다. 바람직하게 윤활제는 폴리에테르, 폴리에스테르 또는 이들의 혼합물이다.

특히 바람직하게 윤활제들은 폴리알킬렌글리콜들이다. 이와 같은 폴리알킬렌글리콜들은 알코올에 축적됨으로써 시작하는 산화알킬렌 유닛들의 중합 반응, 말하자면 통상적으로 산화에틸렌- 또는 산화프로필렌 유닛들 또는 이들의 조합물들의 중합 반응에 의해 제조된다. 이 경우, 산화에틸렌의 비율은 수용성을 결정한다. 특히 바람직하게 폴리프로필렌글리콜이 이용된다. 서로 다른 폴리알킬렌글리콜들은 "폴리글리콜"의 상표명하에 상업적으로 얻을 수 있다. 폴리알킬렌글리콜들은 기어 내 마찰 최소화를 위한 높은 잠재성 및 높은 온도 안정성을 나타낸다. 적합한 폴리글리콜유들은 예를 들어 독일, Klueber Lubrication(社)의 Kluebersynth GH 6 또는 Kluebersynth UH1 6-460의 상표명하에 상업적으로 얻을 수 있다. 극성 윤활유들, 특히 폴리알킬렌글리콜들이 본 발명에 따른 밀봉 시스템들과 특별한 정도의 양립성을 갖는다는 사실이 확인되었다.

바람직한 하나의 실시 형태에서 윤활제에 대한 코팅의 접촉각은 50° 미만, 40° 미만 또는 30° 미만, 바람직하게 10° 내지 50° 미만, 더욱더 바람직하게 15° 내지 30°이다. 이러한 상대적으로 낮은 접촉각들에서 상기 코팅은 상기 윤활제에 의해 우수하게 습윤될 수 있다. 극성 윤활유들 및 특히 폴리알킬렌글리콜들이 본 발명에 따른 밀봉 소자들과 이러한 접촉각을 형성한다는 사실이 확인되었고, 이는 마멸 없는 효율적인 밀봉 시스템을 야기한다. 상기 접촉각은 바람직하게 DIN 55660-2(2011년 12월)에 따라 평형 상태에서 실온에서 검출된다.

윤활제들은 10-70mN/m, 바람직하게 15-60mN/m 또는 20-40mN/m의 표면 장력을 갖는다. 상기 표면 장력의 결정은 DIN 55660-3(2011년 12월)에 따른 매달린 물방울 방법(pendent droplet method)에 따라 이루어진다.

본 발명에 따른 시스템은, 상대적으로 높은 점성을 갖는 윤활제들의 사용시 특히 적합하다. 따라서 바람직한 하나의 실시 형태에서 윤활제는 ＞150㎟/s, 바람직하게 ＞250㎟/s 또는 ＞400㎟/s의 동적 점도를 갖는다. 상기 동적 점도는 바람직하게 ISO 3104/ASTM D445에 따라 40℃에서 측정된다.

용도는 바람직하게 ＜80℃, 특히 ＜60℃ 또는 ＜40℃의 기름통 온도에서 이루어진다. 상기 기름통 온도는 기름이 전체 장치 내에서 가장 깊은 지점에서 합류하고 저장될 때(오일 배쓰, 기름통)의 온도를 지시한다. 동적 밀봉 시스템 자체에서는 국부적으로, 구성 소자들의 마찰열에 의해 야기되는 현저히 더 높은 온도들이 존재할 수 있다.

이러한 고점성의 그리고/또는 상대적으로 낮은 온도들 ＜80℃의 윤활제들을 이용하는 용도는 특히 바람직하다. 본 발명에 따르면, 바로 이러한 조건들하에서, 특히 폴리알킬렌글리콜들과 같은 친수성 합성유들의 사용시, 최대한 마모가 없는 특히 안정적인 밀봉 시스템을 얻을 수 있다는 사실이 확인되었다. 이는 특히 플루오로엘라스토머에 기초하는 밀봉 소자들과 함께 사용시 적용된다. 이러한 밀봉 시스템에서는, 샤프트 수축이 감소할 뿐만 아니라, 심지어 완전히 방지될 수 있다는 사실이 확인되었다. 이는 특히 바람직한데, 그 이유는 선행기술에서는 대등한 조건들하에서 일반적으로 밀봉 소자의 상대적으로 강한 마모도 및/또는 밀봉 몸체의 상대적으로 강한 샤프트 수축이 관찰되기 때문이다.

본 발명에 따르면 놀랍게도, 동적 밀봉 시스템 내의 밀봉 소자가 특성들의 특히 바람직한 조합을 갖는다는 사실이 확인되었다. 선행기술에서는 일반적으로, 마멸에 의한 밀봉 소자의 손상을 방지하기 위해, 동적 밀봉 적용예들을 위한 밀봉 소자들이 상대적으로 견고해야한다는 사실로부터 출발한다. 이와 같은 방식으로 EP 2 291 439 B1호에 따라, 밀봉 소자들에 높은 규소- 및 산소 비율의 유리와 유사한 코팅들을 장착하는 것이 제안되었다. 그뿐 아니라, 선행기술에서 높은 탄소 비율의 견고한 코팅들(DLC)이 제안되었다. 그러나 이러한 코팅들의 경우, 실제로 밀봉 소자의 마멸이 감소할 수는 있지만, 이를 위해 밀봉 몸체 자체는 마멸에 의해 악영향을 받는다는 사실이 단점적이다. 그럼으로써 샤프트 적용예들에서 밀봉 몸체에서 바람직하지 않은 샤프트 수축이 관찰된다.

본 발명에 따른 밀봉 시스템은 뛰어난 마찰학적 특성들을 갖는다. 동시에 밀봉 몸체의 마멸이 매우 감소하고 심지어 완전히 방지될 수도 있다. 상기 밀봉 시스템은 합성 윤활제들의 존재하에 특히 동적 밀봉 적용예들에 적합하다. 이와 같은 방식으로 샤프트의 동적 시일들에서 샤프트 수축이 전반적으로, 또는 심지어 완전히 방지될 수 있다.

또한, 본 발명의 대상은, 밀봉 소자, 밀봉 몸체, 그 사이에 놓인 동적 시일 갭 및 경우에 따라 윤활제를 포함하는 밀봉 시스템(시일)이다. 상기 밀봉 시스템은 바람직하게 동적 시일이다.

도 1은, 시일 갭(4)을 형성하는 밀봉 소자(2)와 밀봉 몸체(3), 그리고 윤활제(5)로 이루어진 밀봉 시스템들(1a, 1b)을 개략적으로, 그리고 예시적으로 보여준다. 좌측에는 종래의 시스템(1a)이 도시되어 있고, 상기 시스템에서는 윤활제(5)가 시일 갭(4)을 완전히 채우지 않는데, 그 이유는 습윤성이 불충분하기 때문이다. 본 발명에 따른 코팅에 의해, 우측에 도시된 것과 같은 밀봉 시스템(1b)을 얻을 수 있고, 상기 밀봉 시스템에서는 시일 갭(4)이 완전히 윤활제(5)에 의해 채워져 있는데, 다시 말해 상기 밀봉 시스템에서는 시일 갭(4) 내에서 밀봉 소자(2) 및 밀봉 몸체(3)가 완전히 습윤되어 있다.

또한, 본 발명의 대상은, 동적 밀봉 시스템(시일)을 포함하는 밀봉될 설비를 구비한 장치이다. 바람직한 하나의 실시 형태에서 상기 장치는 기어, 펌프, 모터 또는 자동차이다.

또한, 본 발명의 대상은, 본 발명에 따른 동적 밀봉 시스템에 의해 밀봉 몸체를 동적으로 밀봉하기 위한 방법이고, 이때 밀봉 몸체 및 밀봉 소자는 동적으로 서로에 대해 이동한다.

본 발명에 따른 방법에서 밀봉 몸체, 밀봉 소자 및 윤활제로 이루어진 밀봉 시스템이 제공된다. 상기 밀봉 몸체 및 상기 밀봉 소자는 서로 상대적으로 이동한다. 이 경우, 상기 밀봉 시스템이 더 긴 시간 공간에 걸쳐서 안정적이라는 사실이 관찰되었다. 이때, 시작 단계에서 밀봉 소자의 약간의 마멸이 이루어지는 경우가 단점적으로 작용하지 않는다. 긴 시간 공간에 걸쳐서 안정적으로 작동될 수 있는 시스템이 주어진다. 이와 같은 방식으로 예를 들어, 밀봉 소자의 약간의 마멸이 96시간 미만의 시간 내에 이루어질 수 있는 반면, 후속하는 1000시간까지의 더 긴 단계에서 뚜렷한 추가 마멸이 이루어지지 않는다는 사실이 확인되었다. 그뿐 아니라, 1000시간의 작동 동안에 밀봉 몸체로서 샤프트의 마모, 다시 말해 샤프트 수축이 관찰되지 않았다는 사실이 관찰되었다. 고점성 윤활제들 및 상대적으로 낮은 온도들에서 상기 효과는 특히 뚜렷하다. 전체적으로, 작동 시간이 증가할수록 안정화되고 영구적으로 우수한 마찰학적 특성들을 갖는 시스템이 제공된다.

또한, 본 발명의 대상은 윤활제의 존재하에 밀봉 몸체의 동적 밀봉을 위한 밀봉 소자이고, 이때 상기 밀봉 소자는 플루오로엘라스토머로 이루어진 엘라스토머 기본 몸체 및 플라즈마-코팅을 포함하고, 이때 상기 코팅은 탄소, 산소, 규소, 수소 및 경우에 따라 불소의 원소들을 포함하며, 이때 상기 코팅은 적어도 표면에 다음 특성들: C:Si의 몰 비율(at%/at%)은 ＞5, O:Si의 몰 비율(at%/at%)은 ＞3, 그리고 표면 에너지는 ＜50mN/m을 갖는다.

이 경우, 상기 밀봉 소자는 계속해서, 위에서 일반적으로 기술된 것과 같이 설계될 수 있다. 플루오로엘라스토머로 이루어진 기본 몸체를 포함하는 상기 밀봉 소자는 특히, 폴리알킬렌글리콜들과 같은 극성 윤활제들과 함께 본 발명에 따른 시스템 내에서 특히 바람직한 특성들을 나타낸다.

또한, 본 발명의 대상은 플라즈마 지원된, 바람직하게 화학적 기상 증착 방법에 의해 본 발명에 따른 밀봉 소자를 제조하기 위한 방법이고, 상기 방법은:

(a) 플라즈마 장치 내로 엘라스토머 기본 몸체를 삽입하는 단계,

(b) 상기 장치 내로 하나 이상의 기체상 규소 전구체 화합물을 공급하는 단계 및

(c) 상기 장치 내에서 상기 기본 몸체를 코팅하는 단계를 포함한다.

상기 플라즈마 지원된 화학적 기상 증착 방법은 일반적으로, 전구체 물질 또는 모노머들로도 지시되는 기체상 전구체 화합물들이 플라즈마에 의해 여기되어 기판상에 교차 결합 층으로서 침전하는 방법이다. 기체상에서 상기 모노머들은 예를 들어 전자 조사 및/또는 고에너지 이온들에 의해 여기되거나, 또는 해체된다. 이 경우, 기체상에서 서로 반응하고 기판의 표면상에 증착되는 라디칼 또는 이온 분자 단편들이 생성된다. 이와 같은 방식으로 증착된 층상으로 플라즈마의 방전 및 플라즈마의 집중적 이온- 및 전자 조사가 지속적으로 작용함으로써, 결과적으로 또 다른 반응들이 발생하고 증착된 분자들의 교차 결합이 달성된다. 상기 플라즈마는 바람직하게 저압 플라즈마이지만, 대기압 플라즈마가 이용될 수도 있다. 플라즈마 내에서 엘라스토머들의 코팅은 선행기술에 공지되어 있고, 예를 들어 DE 10 2005 025 253 A1호에서 공개된다. 그에 따라 상기 출원서에서 공개된 방법은 명시적으로 인용된다.

본 발명에 따르면, 우선 단계 (a)에서 기본 몸체가 삽입되고 후속하여 전구체 화합물(들)이 단계 (b)에서 첨가될 수 있거나, 또는 역으로 전구체 화합물(들)이 삽입되고 기본 몸체가 첨가될 수 있다. 플라즈마 내에서 규소 전구체 화합물 및 경우에 따라 또 다른 전구체 화합물들이 활성화된다. 원래 중합 반응은 기체상에서 그리고/또는 코팅 내에서 이루어질 수 있다. 단계 (c)에서 중간 산물들이 상기 기본 몸체 상에 침전된다. 엘라스토머 기본 몸체들 상에 플라즈마 지원된 화학적 또는 물리적 기상 증착 방법에 의해 탄소 함유 코팅들을 제조하기 위한 방법은 선행기술에 일반적으로 공지되어 있고, 예를 들어 EP 2291439 B1호, Lubwama, 2003 또는 Martinez-Martinez 및 De Hosson, 2014에서 기술된다(각각 위에서 참조).

본 발명에 따른 용도, 밀봉 소자들, 밀봉 시스템들, 장치들 및 방법들은 본 발명의 기반이 되는 과제들을 해결한다. 바람직한 특성들의 조합을 갖는 동적 밀봉 시스템들이 제공된다. 밀봉 소자들 및 밀봉 시스템들은 뛰어난 마찰학적 특성들 및 동시에 특히 매우 우수한 마찰 특성을 나타낸다. 그뿐 아니라 상기 밀봉 소자들 및 밀봉 시스템들은 높은 안정성을 갖는다. 특히 밀봉 몸체의 단지 작은 마멸이 이루어지거나, 또는 마멸이 전혀 이루어지지 않는 경우가 많다. 그럼으로써 예를 들어 실제로 밀봉 몸체에서 샤프트 수축이 완전히 방지될 수 있다. 본 발명에 따르면, -경우에 따라 밀봉 소자들의 약간의 마멸에 의한 초기 자체 안정화 이후에- 긴 시간 공간에 걸쳐서 안정적인 시스템들이 제공된다. 이는, 수명이 전체적으로 개별 부분들의 마모도에 의존하는, 모터들, 기어들 또는 펌프들에서와 같은 많은 실제 적용예들에 대해 높은 정도로 바람직하다.

도 1은 밀봉 소자, 밀봉 몸체 및 윤활제로 이루어진 밀봉 시스템을 개략적으로 그리고 예시적으로 보여준다.
도 2는 예시 11에서 기술된 것과 같이, 코팅이 있는 FKM(파선) 및 코팅이 없는 FKM(실선) 상에서 폴리글리콜-윤활제의 접촉각 측정 결과를 보여준다.
도 3은 예시 12에서 기술된 것과 같이, 코팅된 FKM(원) 및 코팅되지 않은 FKM(정사각형)의 스트라이벡 곡선(Stribeck curve)을 보여준다.

실시예들

예시 1 내지 9: 코팅들의 제조 및 특징화

서로 다른 엘라스토머들(표 1 참조)에 화학적 기상 증착 방법의 플라즈마 지원된 공정으로 코팅이 제공된다. 이를 위해, 용량성으로 결합된 비대칭 고주파 방전용 저압 플라즈마 설비가 사용된다. 엘라스토머 기본 몸체들(기판들)은 전극에 접촉하도록 위치 설정된다. 이와 같은 공정에서 탄소원 및 주요 층 형성 전구체 화합물로서 아세틸렌, 그리고 경우에 따라 산소를 포함하지 않는 알킬실란-화합물이 사용된다. 또 다른 반응성-가스들, 예를 들어 산소, 아르곤, 질소의 첨가도 마찬가지로 고려할 수 있다. 예를 들어 고주파에서 전자기 방사선에 의한 여기에 의해 이와 같은 가스들은 몇 파스칼의 공정압에서 플라즈마 상태로 변환된다. 분자들은 분열되고, 낮은 규소 비율의 알킬실란의 이용시 기본 몸체의 표면상에 고탄소 층으로서 응축한다. 상기 층의 더 나은 결합을 위해, 상기 엘라스토머들은 우선, 예를 들어 아르곤 및/또는 산소로 이루어진, 층을 형성하지 않는 플라즈마 내에서 활성화된다. 이 경우, 표면의 기판 단편들이 플라즈마상으로 전환될 수 있고 코팅으로 함께 통합될 수 있다. 표 2에는 예시적으로 주요한 코팅 단계들이 제시되어 있다. 층 4는 전술된 설명에 대한 예외를 형성한다. 상기 설명과 다르게, 이와 같은 층들은 전극에 접촉하지 않고 증착되고 특허 EP 2 291 439 B1호에 대해 비교예로서 이용된다.

표 1: 사용된 밀봉 제작 재료들

표2: 코팅 공정들의 공정 파라미터

이와 같은 방식으로 증착된 코팅들은 (대기에 대한 경계면에서) 화학적 조성과 관련하여 엑스선 광전자 분광법에 의해 특징화된다. 그러나 이 경우, 상기 방법은 단지 최상부 나노미터의 층 조성만을 결정하고, 어떤 경우에도 전체 코팅의 조성을 결정하지는 않는다. 측정 공정 이전에 모든 표본들은 에탄올에 의해 세척되었다. 측정된 범위들은 285.0eV에서 C 1s 피크로 보정된다.

표 3: 서로 다른 표면들의 화학적 조성

결과들은 표 3에 통합되어 있다. 예시들 2, 3, 6 및 8은 본 발명에 따른다. (비교예)로 표시된 (코팅이 없는) 예시들 1, 5 및 7, (Si 전구체 화합물이 없는) 예시 1a, (높은 비율의 Si-O-코팅을 구비한) 예시 4 및 (강철 상의) 예시 9는 비교예들이다. 이 경우, 층 4를 구비한 예시 4는 EP 2 291 439 B1호에 기술된 층들에 상응하는데, 그 이유는 XPS에 의해 측정된 Si 2p 신호의 결합 에너지가 트리메틸실록시-말단의 PDMS와 비교하여 대략 1eV만큼 더 높은 결합 에너지로 이동했기 때문이다. 코팅되지 않은 비교예들 1, 5 및 7에서 낮은 함량의 Si는, 엘라스토머들이 실리콘들 또는 실리카-충전제들과 같은 첨가제들을 포함한다는 사실에 의해 설명된다. 특성들의 비교는, 본 발명에 따라 코팅된 표면들의 구조가 서로 매우 다르고, 마찰학적 특성들 및 샤프트 수축과 관련하여 바람직한 효과들이 단지 본 발명에 따른 플라즈마-코팅들에서만 달성된다는 사실을 보여준다(다음 예시들 참조).

예시 10: 표면 에너지 및 접촉각 결정

표면 에너지를 결정하기 위해, 놓여 있는 물방울에서 접촉각 측정 공정들이 실시된다. 이 경우, 조작은 2011년 12월의 규격 DIN 55660-2와 유사하게 시험 대기 없이 이루어진다. 측정 공정들은 23-26℃에서 실시된다. 측정 액체로서 물 및 디요오도메탄이 사용된다. 표면 에너지는 오웬스-웬트 방법에 따라 측정 공정으로부터 도출된 접촉각을 기초로 계산된다. 이 경우, 총 표면 에너지는 극성 및 분산 비율들로 구성된다.

상기 접촉각 측정 공정들은 코팅 공정 하루, 7일 및 30일 이후에 실시된다. 측정 공정 이전에 모든 표면들은 에탄올에 의해 세척되었다. 기본 몸체 제작 재료가 다성분-시스템이고, 상기 다성분-시스템의 단성분들이 부분적으로 이동하는 경향이 있기 때문에, 접촉각의 측정값들은 재료로 인해 10°까지 변동된다. 결과들은 표 4에 통합되어 있다. 전체적으로 상기 측정 공정들은, 표면 에너지가 상대적으로 낮음으로써, 결과적으로 코팅들이 상대적으로 우수하게 습윤 가능하다는 사실을 보여준다.

표 4: 서로 다른 엘라스토머들 상에서 고탄소 코팅들의 표면 에너지(mN/m 단위)

(상표 Kluebersynth UH1 6-460; 독일, Klueber Lubrication(社))의 ISO-점성 등급 460의 시중에서 구할 수 있는 폴리알킬렌글리콜유에 대한 접촉각이 층 2에 의해 코팅된 FKM Ⅰ 및 코팅되지 않은 FKM Ⅰ 상에서 측정된다. 도 2는 코팅이 있는 FKM(파선) 및 코팅이 없는 FKM(실선) 상에서 접촉각 측정 결과를 보여준다. 상기 코팅에 의해 습윤성이 두드러지게 개선되고, 접촉각은 평형에서 대략 3분의 2만큼 대략 68°에서 대략 22%로 감소한다. 따라서 코팅들은 윤활제로서 폴리알킬렌글리콜과 함께 특히 우수하게 적합하다.

예시 11: 윤활제가 없을 때 마찰 특성

코팅들의 마찰 감소를 특징화하기 위해, 코팅된 시험편 및 코팅되지 않은 시험편이 특수강-플레이트(R_a = 1,062㎛)에 걸쳐서 이동하고 필요한 힘이 기록된다. 이를 위해, 3개의 시험편이, 시험편당 대략 6.5㎟의 대향부에 대한 접촉면을 구현하는 특수한 수용부 내로 놓인다. 상기 수용부는 상기 시험편들과 함께 아래 방향으로 상기 대향부 상으로 놓이고 1㎏의 질량에 의해 무거워진다. 후속하여 상기 대향부는 150㎜/min의 속도에 의해 이동하고, 상기 수용부를 원위치에 유지하기 위해 소모되어야 하는 힘이 측정된다. 측정 공정은 3번 연속적으로 실시되고, 평균값들이 표 5에 통합되어 있다. 결과들은, 엘라스토머들의 마찰 특성이 코팅들에 의해 현저히 개선된다는 사실을 보여준다.

표 5: 서로 다른 표면들의 마찰력

마찰 측정 공정들은 전술된 설명과 유사하게 실시된다. 그러나 대향부로서 연마된 특수강 표면이 사용된다.

표 6: 서로 다른 코팅들의 마찰력

결과들은 표 6에 제시되어 있다. 상기 결과들은, 본 발명에 따라 코팅된 엘라스토머들(예시들 2, 3)의 마찰 특성이 규소를 포함하지 않는 코팅들을 구비한 엘라스토머(예시 1a) 코팅들 또는 높은 Si-O-비율의 코팅들을 구비한 엘라스토머(예시 4)에서보다 현저히 더 우수하다는 사실을 보여준다.

예시 12: 윤활제가 있을 때 마찰 특성

윤활된 밀봉 시스템의 특성들을 기술하기 위해, 링-디스크 시험대(이와 관련하여 M. Sommer, W. Haas: "A new approach on grease tribology in sealing technology: Infuence of the thickener particles(밀봉 기술에서 윤활 마찰학에 대한 새로운 접근: 증점제 입자들의 영향)", Tribology International, 제103권, 2016년 11월, 574-583쪽 참조)에서 비교 실험들이 실시된다. 이를 위해, FKM Ⅰ로 이루어진 시험편들이 사용되고, (예시들 1 및 2에 따른) 코팅되지 않은 시험편과 층 2에 의해 코팅된 시험편이 비교되어 검사된다. 윤활제로서 ISO-점성 등급 460(Kluebersynth UH1 6-460)의 폴리알킬렌글리콜유가 사용된다. 시험 기구는 60℃로 온도 조절된다. 도 3은 코팅된 FKM(원) 및 코팅되지 않은 FKM(정사각형)의 결과들을 보여준다. 윤활된 밀봉 시스템에서도 코팅에 의해 두드러진 마찰 감소가 뚜렷하게 관찰된다. 코팅의 작용은 특히, 혼합 마찰, 고체- 및 경계 마찰이 존재하는 곡선의 전방 영역에서 뚜렷해진다. 검사 종료 이후에 시험편들의 광학적 검사는 코팅되지 않은 시험편들에서 최소한의 마모도를 나타낸다. 코팅된 시험편들에서는 광학적 방법들에 의해 마모도가 전혀 확인되지 않는다.

예시 13: 단기 부품 검사에서 시일 링들 및 윤활제에 의한 마멸 결정

플루오로엘라스토머 FKM Ⅰ에 의해 둘러싸인 삽입부로 구성된 로터리 샤프트 시일 링들(RSSR)에는, 예시 2에서 기술된 것과 같이, 층 2가 제공된다. 전형적인 단기 검사에서 이와 같은 부품들은 자체 적용 특성들에 대해 검사된다. 비교예로서 코팅되지 않은 부품들도 마찬가지로 검사된다. 이와 같은 단기 검사에서 강철 샤프트(90MnCrV8, 경도 55-60HRC, R_z = 1-5㎛, 회전력 없음)는 시일 링(p = 0.3bar) 내에서 96h 동안 분당 3000번의 회전으로 회전한다. 윤활제로서 ISO-점성 등급 460(Kluebersynth UH1 6-460)의 폴리알킬렌글리콜유가 45℃의 기름통 온도에서 사용된다. 밀봉 에지의 마모도의 척도인 런 마크(run mark)의 폭은 검사 종료 이후에 두 가지 변형예에 대해 0.2 내지 0.4㎜이다. 그러나 주요한 차이로 대향부의 마모, 소위 샤프트 수축이 확인될 수 있다. 코팅되지 않은 부품들에서는 상기 샤프트 수축이 7 내지 35㎛이다. 코팅된 부품들에서는 샤프트 수축이 전혀 측정되지 않는다. 모든 측정값들은 광 현미경 검사에 의해 측정된다. 밀봉 시스템들 중 어떤 밀봉 시스템에서도 누출이 검출되지 않았다.

또 다른 하나의 검사 시리즈에서 로터리 샤프트 시일 링들(고무 FKM Ⅰ로 이루어진 RSSR)에 층들 1 내지 4가 제공되고 기술된 96h의 검사에서 특징화된다. 윤활제로서 재차 ISO-점성 등급 460의 폴리알킬렌글리콜유가 이번에는 80℃의 기름통 온도에서 사용된다. 결과들은 표 7에 통합되어 있다.

표 7: 96h의 부품 검사 이후 서로 다른 코팅된 RSSR의 표면 에너지 및 마모도

결과들은, 본 발명에 따른 밀봉 시스템에서 밀봉 몸체의 샤프트 수축이 감소할 뿐만 아니라, 심지어 완전히 방지될 수 있다는 사실을 보여준다. 이와 달리, 규소를 포함하지 않는 고탄소 층 1 및 층 4(높은 비율의 Si-O)를 구비한 비교 실험들은 현저한 샤프트 수축, 다시 말해 강철로 이루어진 밀봉 몸체의 마모도를 나타낸다. 밀봉 시스템들 중 어떤 밀봉 시스템에서도 누출이 검출되지 않았다.

예시 14: 지멘스-플렌더 검사(Siemens-Flender Test)에서 시일 링들 및 윤활제에 의한 마멸 결정

FKM Ⅰ(75FKM 585)로 이루어진 RSSR에는 예시 2에서 기술된 것과 같이 층 2가 제공된다. 동적 지멘스-플렌더 검사용 프로토콜에 따라 코팅된 부품들 및 코팅되지 않은 부품들에 의해 비교 검사들이 실시된다[FB 73 11 008(2015년 7월 30일 생성: FLENDER-기어들에서 이용하기 위해 릴리스되는 프로이덴베르크 짐머 링들(Freudenberg Simmerings)의 정적 및 동적 기름 상화성 검사, 표 T 7300 https://cache.industry.siemens.com/dl/files/658/44231658/att_861254/v1/DE_5-2_RWDR-_und_O-Ringtest_Rev06＿2015-07-30.pdf). 윤활제로서 ISO-점성 등급 460(Kluebersynth UH1 6-460)의 폴리알킬렌글리콜유가 110℃에서 사용된다.

검사 시리즈의 종료 이후에 밀봉 에지의 마모도가 동일한 자릿수에서 코팅되지 않은 링들에 대해 0.2 내지 0.4㎜이고, 코팅된 링들에 대해 0.1 내지 0.3㎜이다. 코팅되지 않은 FKM-링을 구비한 마찰학적 시스템에서 샤프트 수축은 30-40㎛이다. 코팅된 링들을 구비한 마찰학적 시스템에서는 재차 샤프트 수축이 전혀 검출되지 않을 수 있다. 마찬가지로 밀봉 시스템들 중 어떤 밀봉 시스템에서도 누출이 검출되지 않았다.

예시 15: 장기 검사에서 윤활된 시일 링들에 의한 마멸 결정

FKM Ⅰ로 이루어진 RSSR에는 예시 2에서 기술된 것과 같이 층 2가 제공된다. 검사 이전에 하나의 검사 시리즈의 코팅된 표면들에 추가적으로 지방이 제공된다. 이제 윤활된 부품들 및 윤활되지 않은 부품들(샤프트: C45R, R_z = 1-5㎛, 회전력 없음; 검사 파라미터: t = 240h, T_윤활제 = 70℃, p = 0.25bar)에 의해 비교 검사들이 실시된다. 이와 같은 검사에서 강철 샤프트는 시일 링 내에서 총 240h 동안, 분당 2000번 회전하는 20h과 정지하는 4h이 교대하도록 회전한다. 윤활제로서 ISO-점성 등급 220의 폴리글리콜유가 70℃의 기름통 온도에서 사용된다.

검사 시리즈의 종료 이후에 윤활된 시일들 및 윤활되지 않은 시일들의 런 마크 폭은 0.1 내지 0.2㎜이다. (윤활된 또는 윤활되지 않은 링들을 구비한) 모든 마찰학적 시스템들에서 재차 샤프트 수축이 전혀 검출되지 않을 수 있다. 이는, 본 발명에 따라 코팅된 시일 링들의 우수한 마찰학적 특성들이 윤활유들의 추가 사용에서도 유지된다는 사실을 의미한다. 코팅되지 않았지만 윤활된 RSSR의 사용시 상당한 샤프트 수축이 발생한다. 밀봉 시스템들 중 어떤 밀봉 시스템에서도 누출이 검출되지 않았다.

Claims

윤활제의 존재하에 밀봉 몸체의 동적 밀봉을 위한 밀봉 소자의 용도로서,
상기 밀봉 소자는 엘라스토머 기본 몸체 및 플라즈마-코팅을 포함하며,
상기 코팅은 탄소, 산소, 규소, 수소 및 경우에 따라 불소의 원소들을 포함하고,
상기 코팅은 적어도 표면에 다음 특성들:
C:Si의 몰 비율(at%/at%)은 ＞5,
O:Si의 몰 비율(at%/at%)은 ＞3, 그리고
표면 에너지는 ＜50mN/m을 갖는,
밀봉 소자의 용도.
제1항에 있어서,
상기 코팅의 적어도 표면에서 Si의 몰 분율은 0.5at% 내지 5at%이고, 그리고/또는
상기 코팅의 적어도 표면에서 C의 몰 분율은 ＞60at%인,
밀봉 소자의 용도.
제1항 및 제2항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
상기 코팅의 적어도 표면에서 C:O의 몰 비율은 ＞3(at%/at%)인,
밀봉 소자의 용도.
제1항 내지 제3항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
상기 코팅의 적어도 표면에서 C:Si의 몰 비율(at%/at%)은 10 내지 80이고, O:Si의 비율은 4 내지 15(at%/at%)이며, 그리고 C:O의 비율은 3 내지 12(at%/at%)인,
밀봉 소자의 용도.
제1항 내지 제4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
상기 코팅은, 기체상 규소 전구체 화합물이 이용되는 플라즈마-코팅법에서 얻을 수 있는,
밀봉 소자의 용도.
제1항 내지 제5항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
상기 코팅은 적어도 표면에서 다음 몰 분율들(at% 단위)

을 갖는,
밀봉 소자의 용도.
제1항 내지 제6항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
상기 엘라스토머 기본 몸체는 플루오로엘라스토머인,
밀봉 소자의 용도.
제1항 내지 제7항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
상기 윤활제에 대해 상기 코팅의 접촉각은 10° 내지 50°, 바람직하게 15° 내지 30°인,
밀봉 소자의 용도.
제1항 내지 제8항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
상기 윤활제는 40℃에서 측정한 ＞200㎟/s의 동적 점도를 갖고, 그리고/또는
상기 윤활제는 폴리에테르, 특히 폴리알킬렌글리콜, 또는 폴리에스테르, 또는 이들의 혼합물인,
밀봉 소자의 용도.
제1항 내지 제9항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
상기 용도는 ＜80℃의 기름통 온도에서 이루어지는,
밀봉 소자의 용도.
제1항 내지 제10항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
상기 밀봉 소자 및/또는 상기 기본 몸체는 시일 링(seal ring)인,
밀봉 소자의 용도.
제1항 내지 제11항 중 적어도 어느 한 항에 따른 밀봉 소자, 밀봉 몸체, 그 사이에 놓인 동적 시일 갭(seal gap) 및 경우에 따라 윤활제를 포함하는 밀봉 시스템.
특히 기어, 펌프, 모터 또는 자동차 형태의, 제12항에 따른 동적 밀봉 시스템을 포함하는 장치.
윤활제의 존재하에 밀봉 몸체의 동적 밀봉을 위한 밀봉 소자로서,
상기 밀봉 소자는 플루오로엘라스토머로 이루어진 엘라스토머 기본 몸체 및 플라즈마-코팅을 포함하고,
상기 코팅은 탄소, 산소, 규소, 수소 및 경우에 따라 불소의 원소들을 포함하며,
상기 코팅은 적어도 표면에 다음 특성들:
C:Si의 몰 비율(at%/at%)은 ＞5,
O:Si의 몰 비율(at%/at%)은 ＞3, 그리고
표면 에너지는 ＜50mN/m을 갖는,
밀봉 소자.
플라즈마 지원된 기상 증착 방법에 의해 제14항에 따른 밀봉 소자를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
(a) 플라즈마 장치 내로 엘라스토머 기본 몸체를 삽입하는 단계,
(b) 상기 장치 내로 하나 이상의 기체상 규소 전구체 화합물을 공급하는 단계 및
(c) 상기 장치 내에서 상기 기본 몸체를 코팅하는 단계를 포함하는,
밀봉 소자의 제조 방법.