산업 장비 및 유체 시스템에서 효과적인 밀봉은 작동 무결성을 보장하고 매체 누출을 방지하는 데 매우 중요합니다. 밀봉 재료의 선택, 특히 내부 압력을 견딜 수 있는 능력은 밀봉의 성공을 결정하는 중요한 요소입니다. 잘못된 선택은 밀봉의 조기 파손, 누출 및 잠재적 안전 위험으로 이어질 수 있습니다. 본 가이드에서는 다양한 압력 범위에 권장되는 주요 밀봉 재료를 간략하게 설명합니다.
I. 저압 응용 분야(0~5MPa)
일반적인 시나리오: 공압 시스템, 저압 유압 시스템, 수처리, 식품 및 음료 기계, 저부하 왕복 막대 씰.
재료 선택:
1. 니트릴 고무(NBR): 저압 용도에 가장 경제적이고 다재다능한 선택입니다. 석유계 유압 오일, 윤활제, 연료 및 공기에 대한 뛰어난 내성을 제공하여 탁월한 가치를 제공합니다. 대부분의 저압 오일 유압 및 공압 용도에 이상적입니다.
2. 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM): 고온수, 증기, 냉각수(글리콜), 케톤 및 약산/약염기에 대한 내성이 우수합니다. 광유나 연료에는 적합하지 않습니다. 주로 저압 시스템에서 수성 매체 및 열전달 유체의 밀봉에 사용됩니다.
3. 폴리우레탄(PU/AU/EU): 뛰어난 내마모성과 높은 기계적 강도를 특징으로 합니다. 저압 환경에서도 뛰어난 압출 저항성과 내마모성을 갖춰 왕복 씰(예: 피스톤 및 로드 씰)에 적합하며, 일반 고무보다 수명이 훨씬 뛰어납니다.
요약: 저압 적용 분야에서는 매체 호환성을 우선시해야 합니다. NBR은 기본적인 다용도 옵션이고, PU는 향상된 내마모성을 제공하며, EPDM은 수성 및 극성 매체에 특화되어 있습니다.
II. 중압 응용 분야(5~30MPa)
일반적인 시나리오: 건설 기계, 사출 성형 기계, 공작 기계, 중전력 유압 시스템.
재료 선택:
1. 폴리우레탄(PU): 중압 유압 장치에 널리 사용되는 소재입니다. 높은 기계적 강도, 경도, 그리고 뛰어난 압출 저항성을 갖추고 있어 압력으로 인한 변형 및 틈새 압출을 효과적으로 방지하여 피스톤 및 로드 씰에 적합한 소재입니다.
2. 니트릴 고무(NBR): 강화 NBR 컴파운드는 압력이 15~20 MPa 미만이고 온도가 적당한 용도, 특히 O-링과 같은 정적 씰 용도에 적합합니다. 그러나 압출 저항성은 PU보다 상당히 낮습니다.
3. 불소고무(FKM/Viton®): 고온, 연료 또는 부식성 화학물질(예: 산성 유체)을 사용하는 매체에 적합한 소재로, 중압 범위 내에서도 우수한 내화학성과 고온 성능(최대 200°C 이상)을 제공합니다.
요약: 중압 환경에서는 압출 저항성이 매우 중요합니다. 폴리우레탄(PU)은 동적 씰의 주요 선택 소재이며, 플루오로엘라스토머(FKM)는 까다로운 화학 및 고온 환경에 적합합니다.
III. 고압 및 초고압 응용 분야(30MPa 이상, 최대 100MPa+)
일반적인 시나리오: 유압 잭, 초고압 펌프, 워터젯 절단, 석유 및 가스 시추 장비, 압력 용기 테스트 시스템.
재료 선택:
1. 폴리우레탄(PU): 특수하게 제조되고 엔지니어링된 폴리우레탄(예: 주조 폴리우레탄)은 여전히 고압 동적 씰에 적합한 옵션이지만, 정밀한 제조 및 씰 설계가 필요하며, 종종 압출 방지 백업 링을 사용해야 합니다.
2. 아라미드 섬유 복합재/엔지니어링 플라스틱(PEEK, PTFE): 초고압 응용 분야에 필수적인 소재입니다. 엘라스토머가 아닌, 뛰어난 기계적 강도와 탄성률을 가진 고성능 플라스틱입니다.
• 충진 PTFE: PTFE에 유리 섬유, 구리 또는 탄소 섬유와 같은 충진재를 첨가하면 압축 강도와 압출 저항성이 크게 향상됩니다. 백업 링과 씰 링에 주로 사용되어 1차 씰을 압출 및 손상으로부터 보호합니다.
• PEEK: 매우 높은 강도(매우 높은 강도), 강성 및 내열성을 제공하며, 초고압 환경에서 씰 링과 지지 링을 제조하는 데 사용됩니다.
3. 금속 씰(구리 또는 스테인리스 스틸): 극한의 압력(예: 70MPa 이상), 고온 또는 높은 충격 압력 하에서 엘라스토머와 플라스틱은 한계에 도달합니다. 금속 O-링 또는 C-링이 최고의 솔루션입니다. 금속 O-링은 소성 변형을 통해 밀봉되어 매우 높은 신뢰성을 제공하지만, 일반적으로 일회용이며 높은 설치 예압이 필요합니다.
요약: 초고압 조건에서는 "탄성 밀봉"에서 "강성 밀폐"로 전략이 전환됩니다. 고강도 엔지니어링 플라스틱(강화 PTFE, PEEK)과 금속이 필수적이며, 변형 및 압출을 최소화하는 데 중점을 둔 설계가 필요합니다.
IV. 주요 추가 선택 요소
압력이 유일한 기준은 아닙니다. 선택에는 전체적인 평가가 포함되어야 합니다.
• 온도: 재료의 작동 온도 범위는 시스템 온도를 완전히 포함해야 합니다. 고온은 노화를 가속화하고, 저온은 취성을 유발합니다.
• 매체 호환성: 이는 가장 중요한 전제 조건입니다. 선택된 재료는 밀봉된 매체에 의해 부식, 팽창 또는 분해되어서는 안 됩니다.
• 모션 유형: 정적 씰, 왕복 동적 씰 또는 회전 씰? 각 모션 유형은 내마모성, 발열량 및 열전도도에 대한 요구 사항이 다릅니다.
• 하드웨어 호환성: 시스템 클리어런스 설계, 표면 마감 및 경도는 씰의 압출 저항성과 마모율에 직접적인 영향을 미칩니다.
결론:
씰 재료를 선택하는 것은 시스템 엔지니어링 과제이며, 압력은 핵심 차별화 요소로 작용합니다.
•저압: 미디어에 집중하세요. NBR/EPDM이 주요 소재입니다.
• 중간 압력: 압출 저항성에 중점을 둡니다. PU/FKM이 가장 좋은 선택입니다.
•높은 압력: 강도에 집중하세요. 복합소재와 금속이 주도권을 잡습니다.
실용적인 선택 원칙은 다음과 같습니다. 매체 및 온도 요건을 충족하는 동시에, 작동 압력에 따라 적절한 압출 저항성과 기계적 강도를 가진 재료를 선택하고, 적절한 씰 홈 및 간극 설계를 확보하는 것입니다. 가장 비싼 재료가 반드시 최고의 재료는 아닙니다. 최적의 선택은 특정 작동 조건에 가장 적합한 재료입니다.
게시 시간: 2025년 8월 23일