씰 소재 선택은 적용 분야의 품질, 수명 및 성능을 결정하고 향후 문제 발생 가능성을 줄이는 데 중요한 역할을 하므로 매우 중요합니다. 여기에서는 환경이 씰 소재 선택에 미치는 영향과 가장 널리 사용되는 소재, 그리고 각 소재가 가장 적합한 적용 분야를 살펴보겠습니다.
환경적 요인
씰이 노출되는 환경은 설계 및 재료 선택에 매우 중요합니다. 씰 재료는 모든 환경에서 안정적인 씰 표면 형성, 열 전도, 내화학성, 우수한 내마모성 등 여러 가지 핵심 특성을 갖춰야 합니다.
일부 환경에서는 이러한 특성이 다른 환경보다 더 강해야 합니다. 환경을 고려할 때 고려해야 할 다른 재료 특성으로는 경도, 강성, 열팽창, 내마모성, 내화학성 등이 있습니다. 이러한 요소들을 염두에 두면 씰에 적합한 재료를 찾는 데 도움이 될 것입니다.
환경 또한 씰의 비용과 품질 중 어느 것을 우선시해야 할지 결정할 수 있습니다. 마모성이 강하고 혹독한 환경에서는 이러한 조건을 견딜 수 있을 만큼 내구성이 뛰어난 소재가 필요하기 때문에 씰 가격이 더 비쌀 수 있습니다.
이러한 환경에서는 고품질 씰에 투자한 비용이 시간이 지남에 따라 회수될 수 있습니다. 품질이 낮은 씰을 사용할 경우 발생하는 값비싼 가동 중단, 수리, 개조 또는 교체를 방지할 수 있기 때문입니다. 그러나 윤활성이 있는 매우 깨끗한 유체를 펌핑하는 경우, 고품질 베어링을 대신하여 저렴한 씰을 구매할 수 있습니다.
일반적인 씰 재료
탄소
씰 표면에 사용되는 탄소는 비정질 탄소와 흑연의 혼합물이며, 각각의 비율에 따라 최종 탄소 등급의 물리적 특성이 결정됩니다. 탄소는 자체 윤활이 가능한 불활성의 안정적인 소재입니다.
이 탄소/흑연 혼합물은 기계적 씰의 한 쌍의 단면 중 하나로 널리 사용되며, 건식 또는 소량 윤활 조건에서 세그먼트형 원주형 씰과 피스톤 링에도 널리 사용됩니다. 이 탄소/흑연 혼합물은 다른 재료를 함침시켜 기공 감소, 마모 성능 향상 또는 강도 향상과 같은 다양한 특성을 부여할 수도 있습니다.
열경화성 수지 함침 탄소 씰은 기계적 씰에 가장 일반적으로 사용되는 소재로, 대부분의 수지 함침 탄소 씰은 강염기에서 강산까지 광범위한 화학 물질에서 작동할 수 있습니다. 또한, 우수한 마찰 특성과 적절한 탄성 계수를 갖추고 있어 압력 변형을 제어하는 데 도움이 됩니다. 이 소재는 물, 냉각수, 연료, 오일, 경질 화학 용액, 식품 및 의약품 분야에서 최대 260°C(500°F)의 일반 사용에 적합합니다.
안티몬 함침 탄소 씰은 안티몬의 강도와 탄성 계수 덕분에 성공적인 것으로 입증되었으며, 더 강하고 단단한 소재가 필요한 고압 어플리케이션에 적합합니다. 또한, 이 씰은 고점도 유체나 경질 탄화수소를 사용하는 어플리케이션에서 블리스터링에 대한 저항성이 더 뛰어나 많은 정유 공장 어플리케이션의 표준 등급으로 자리 잡았습니다.
탄소는 건조 작동, 극저온 및 진공 응용 분야의 경우 불화물과 같은 필름 형성제나 고온, 고속 및 터빈 응용 분야의 경우 인산염과 같은 산화 억제제로 함침될 수 있으며 최대 800ft/초 및 약 537°C(1,000°F)입니다.
세라믹
세라믹은 천연 또는 합성 화합물, 특히 산화알루미나 또는 알루미나로 만든 무기 비금속 재료입니다. 높은 녹는점, 높은 경도, 높은 내마모성 및 내산화성을 가지고 있어 기계, 화학, 석유, 제약, 자동차 등의 산업에서 널리 사용됩니다.
또한 우수한 유전 특성을 가지고 있어 전기 절연체, 내마모성 부품, 연삭 매체 및 고온 부품에 일반적으로 사용됩니다. 고순도의 알루미나는 일부 강산을 제외한 대부분의 공정 유체에 대해 우수한 내화학성을 가지므로 다양한 기계적 밀봉 분야에 사용됩니다. 그러나 알루미나는 열 충격에 쉽게 파손될 수 있어, 이러한 파손이 문제가 될 수 있는 일부 분야에서는 사용이 제한되었습니다.
탄화규소는 실리카와 코크스를 융합하여 만들어집니다. 화학적으로는 세라믹과 유사하지만, 윤활성이 더 뛰어나고 더 단단하여 혹독한 환경에서도 내구성이 뛰어난 솔루션입니다.
또한 재연마 및 연마가 가능하여 씰을 수명 기간 동안 여러 번 보수할 수 있습니다. 일반적으로 기계적 성질이 더 중요한데, 우수한 내화학성, 고강도, 고경도, 우수한 내마모성, 낮은 마찰 계수, 그리고 고온 내성을 가진 기계적 씰에 사용됩니다.
실리콘 카바이드를 기계적 씰 표면에 사용하면 터빈, 압축기, 원심 펌프와 같은 회전 장비의 성능 향상, 씰 수명 연장, 유지보수 비용 절감, 그리고 운영 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다. 실리콘 카바이드는 제조 방식에 따라 다양한 특성을 가질 수 있습니다. 반응 결합 실리콘 카바이드는 반응 과정에서 실리콘 카바이드 입자들이 서로 결합되어 형성됩니다.
이 공정은 재료의 물리적 및 열적 특성 대부분에 큰 영향을 미치지 않지만, 재료의 내화학성을 제한합니다. 가장 흔히 문제가 되는 화학 물질은 가성소다(및 기타 고 pH 화학 물질)와 강산이므로, 반응 결합 실리콘 카바이드는 이러한 용도에 사용해서는 안 됩니다.
자가소결 탄화규소는 2,000°C 이상의 불활성 환경에서 비산화물 소결 보조제를 사용하여 탄화규소 입자를 직접 소결하여 제조됩니다. 실리콘과 같은 부수적인 재료가 없기 때문에 직접 소결된 소재는 원심 펌프에서 발생할 수 있는 거의 모든 유체 및 공정 조건에 대해 내화학성을 갖습니다.
텅스텐 카바이드는 실리콘 카바이드처럼 다재다능한 소재이지만, 탄성률이 높아 매우 미세하게 휘어지고 표면 변형을 방지할 수 있어 고압 적용 분야에 더 적합합니다. 실리콘 카바이드처럼 재연마 및 연마가 가능합니다.
텅스텐 카바이드는 대부분 초경합금으로 제조되므로 텅스텐 카바이드 자체를 결합하려는 시도는 없습니다. 텅스텐 카바이드 입자들을 결합하거나 접합하기 위해 이차 금속을 첨가하여 텅스텐 카바이드와 금속 결합제의 특성을 모두 갖춘 소재를 만듭니다.
이 기술은 텅스텐 카바이드 단독 사용 시보다 더 높은 인성과 충격 강도를 제공하는 데 유리하게 활용되어 왔습니다. 시멘트 텅스텐 카바이드의 단점 중 하나는 높은 밀도입니다. 과거에는 코발트 결합 텅스텐 카바이드가 사용되었지만, 산업계에서 요구하는 다양한 화학적 호환성을 갖추지 못해 점차 니켈 결합 텅스텐 카바이드로 대체되고 있습니다.
니켈 결합 텅스텐 카바이드는 높은 강도와 높은 인성이 요구되는 씰 표면에 널리 사용되며, 일반적으로 자유 니켈에 의해 제한되는 우수한 화학적 호환성을 갖습니다.
GFPTFE
GFPTFE는 내화학성이 우수하며, 유리 섬유를 첨가하여 밀봉면의 마찰을 줄여줍니다. 비교적 청결한 환경에 적합하며 다른 소재보다 저렴합니다. 씰의 요구 사항과 환경에 더 잘 맞춰 전반적인 성능을 향상시킬 수 있는 하위 변형 제품도 있습니다.
부나
부나(니트릴 고무라고도 함)는 O-링, 실란트 및 성형 제품에 사용되는 비용 효율적인 엘라스토머입니다. 뛰어난 기계적 성능으로 잘 알려져 있으며, 석유 기반, 석유화학 및 화학 분야에서 우수한 성능을 발휘합니다. 또한 유연성이 낮아 원유, 물, 다양한 알코올, 실리콘 그리스 및 유압유 분야에도 널리 사용됩니다.
부나는 합성 고무 공중합체이므로 금속 접착 및 내마모성이 요구되는 용도에 적합하며, 이러한 화학적 특성 덕분에 실란트 용도로도 이상적입니다. 또한, 산 및 알칼리에 대한 내성이 약하도록 설계되어 저온에서도 견딜 수 있습니다.
부나는 고온, 날씨, 햇빛, 증기 저항성 등 극한 요인이 있는 적용에 제한이 있으며, 산과 과산화물이 함유된 CIP(Clean-in-Place) 살균제와 함께 사용하기에 적합하지 않습니다.
EPDM
EPDM은 자동차, 건설 및 기계 분야에서 씰, O-링, 튜빙, 와셔 등에 널리 사용되는 합성 고무입니다. 부나(Buna)보다 가격이 비싸지만, 오래 지속되는 높은 인장 강도 덕분에 다양한 열, 날씨 및 기계적 특성을 견딜 수 있습니다. 다재다능하며 물, 염소, 표백제 및 기타 알칼리성 물질과 관련된 용도에 이상적입니다.
EPDM은 탄성 및 접착 특성으로 인해 일단 늘어나면 온도에 관계없이 원래 모양으로 되돌아옵니다. EPDM은 석유, 유체, 염소화 탄화수소 또는 탄화수소 용제 용도에는 권장되지 않습니다.
비톤
비톤은 내구성이 뛰어나고 성능이 뛰어난 불소계 탄화수소 고무 제품으로, O-링과 씰에 가장 널리 사용됩니다. 다른 고무 소재보다 가격이 비싸지만, 가장 까다롭고 까다로운 밀봉 요구 사항에 가장 적합한 옵션입니다.
지방족 및 방향족 탄화수소, 할로겐화 유체 및 강산 물질과 같은 재료를 포함하여 오존, 산화 및 극한 기상 조건에 대한 저항성이 뛰어나며, 가장 견고한 플루오로엘라스토머 중 하나입니다.
밀봉에 적합한 재료를 선택하는 것은 성공적인 시공을 위해 중요합니다. 많은 밀봉 재료가 유사하지만, 각 재료는 특정 요구 사항을 충족하는 다양한 용도로 사용됩니다.
게시 시간: 2023년 7월 12일