화학 물질 노출에 적합한 회전 씰 재료를 선택하는 방법

공격적인 화학 매체를 위한 씰 재료 선택

화학 산업을 위한 회전 씰의 과제 이해

화학 산업에서 회전 씰은 부식성 유체(산, 염기, 용매), 광범위한 온도 변화, 가변적인 압력 및 샤프트 속도, 그리고 기계적 마모가 복합적으로 발생하는 환경에서 작동해야 합니다. 잘못된 재질을 선택하면 급격한 팽창, 경화, 균열, 누출 증가, 예상치 못한 가동 중단, 그리고 높은 수명 주기 비용(LCO)이 발생할 수 있습니다. 본 문서에서는 사용 조건을 평가하는 방법을 설명하고, 일반적인 씰 재질을 비교하며, 화학 물질 노출에 적합한 신뢰할 수 있는 회전 씰을 선정하기 위한 단계별 선정 및 검증 절차를 제시합니다.

화학 산업용 회전 씰을 선택하기 전에 정의해야 할 주요 서비스 매개변수

재료를 비교하기 전에 정확한 작동 데이터를 수집하세요. 각 매개변수는 재료 적합성을 변화시킵니다.

• 유체 식별: 정확한 화학 물질, 농도, 혼합 용매의 존재, 불순물 또는 입자.
• 온도 범위: 연속, 간헐적, 최대 온도.
• 압력: 시스템 정압 및 동압 스파이크.
• 회전 속도와 표면 마감: 샤프트 rpm과 미세 마감(Ra)은 마찰과 마모에 영향을 미칩니다.
• 운동 유형: 순수 회전, 진동 또는 회전/왕복 운동의 결합.
• 환경: 자외선, 오존 또는 세척제에 대한 외부 노출.
• 크기 및 기하학: 샘 치수, 압축 및 압출 간격.

이러한 변수를 문서화하면 엔지니어는 일반적인 권장 사항에 의존하지 않고도 실제 서비스 수요에 맞게 재료 속성을 조정할 수 있습니다.

화학 산업용 회전 씰의 재료 선택을 화학적 호환성이 어떻게 제어하는지

화학적 적합성은 주요 필터입니다. 적합성 차트는 초기 지표를 제공하지만, 보수적이고 일반적인 정보입니다. 실제 거동은 농도, 온도 및 노출 시간에 따라 달라집니다. 두 가지 주요 화학적 결함 모드는 다음과 같습니다.

• 팽창 및 연화 - 탄성 고무(NBR, EPDM, FKM)는 종종 용매를 흡수하여 치수 변화, 밀봉력 손실 및 압출을 유발합니다.
• 경화 및 균열 - 산화 공격이나 가교 분리(특히 불소화되지 않은 고무의 경우)로 인해 취성과 누출이 발생합니다.

퍼플루오로엘라스토머(FFKM)와 PTFE 기반 화합물은 가장 광범위한 내화학성을 보이는 반면, NBR과 EPDM과 같은 엘라스토머는 경제적이지만 특정 화학 물질(각각 탄화수소 또는 강한 극성/물 기반 매체)에만 국한됩니다.

화학 산업용 회전 씰의 온도, 압력 및 기계적 고려 사항

재료 선택은 내화학성과 열 및 기계적 성능의 균형을 맞춰야 합니다.

• 온도: PTFE와 충진 PTFE는 매우 높은 온도(충진재에 따라 일반적으로 최대 260~300°C)를 견딥니다. FFKM은 일반적으로 최대 300°C, FKM은 최대 ~200°C, NBR은 ~100~120°C, EPDM은 ~150°C, 실리콘은 ~200°C까지 견딥니다. 기계적 특성(압축 영구변형률, 탄성계수)은 온도에 따라 변하여 밀봉 신뢰성에 영향을 미칩니다.
• 압력 및 압출: 부드러운 소재는 압력을 받으면 부풀어 오르고, 백업 링(PTFE, PEEK)이나 더 단단한 재료로 채워진 소재는 고압 회전 시스템에서 압출 위험을 줄입니다.
• 동적 마찰 및 마모: PTFE 기반 소재는 마찰이 낮지만 회전 운동을 위한 스프링 활성화 또는 특정 프로파일이 필요합니다. 엘라스토머는 더 나은 회복력과 밀봉 예압을 제공하지만 연마성 환경이나 용매가 매우 풍부한 환경에서는 더 빨리 마모될 수 있습니다.

화학 산업용 회전 씰의 재료별 비교

아래는 일반적으로 사용되는 재료에 대한 간략한 비교입니다. 이를 시작점으로 삼으십시오. 항상 공급업체 데이터시트와 실제 조건에서의 호환성 테스트를 통해 확인하십시오.

표의 출처와 일반적인 범위는 마지막 참고문헌에 요약되어 있습니다. PTFE 충전재는 마모가 적지만 강성이 더 높습니다. 충전재 선택은 마찰 및 마모 우선순위에 따라 달라집니다.

화학 물질 노출 시 씰 수명 연장을 위한 설계 및 운영 전략

재료 선택만으로는 충분하지 않습니다. 화학 산업용 회전 씰의 성능을 개선하려면 다음 설계 전략을 적용하십시오.

• 스프링 활성화 및 적절한 활성화 선택 - 탄성 계수가 낮은 소재의 경우, 적절한 가터 스프링이나 컵 스프링을 사용하여 팽창과 온도 변화에도 접촉을 유지합니다.
• 백업 링 사용 - 고압 환경이나 압출 갭이 있는 경우 PTFE 또는 PEEK 백업 링을 사용하십시오.씰 압출 방지.
• 표면 마감 및 경도 - 마모를 줄이기 위해 샤프트 경도와 표면 마감(예: 많은 회전 씰의 경우 Ra 0.2~0.8μm)을 지정하고 홈에 단단한 모서리가 생기지 않도록 합니다.
• 프로필 선택 - 입술 모양, 보조 씰 또는 얼굴 씰을 선택하면 체액 섭취를 줄이고 수명을 연장할 수 있습니다.
• 제어된 시동 절차 - 열 및 압력 램핑을 통해 시동 중 씰에 가해지는 기계적 충격을 줄입니다.
• 여과 및 밀봉 장벽 - 입자를 제거하고 미로나 먼지 밀봉을 사용하여 연마 마모를 줄입니다.

화학 산업용 회전 씰의 테스트 및 검증

차트가 모든 변수를 포착할 수 없기 때문에 필드 수준의 호환성 검사가 필요합니다. 권장되는 검증 단계는 다음과 같습니다.

1. 벤치 테스트: 예상 온도에서 목표 유체에 샘플을 넣고 정해진 간격(예: 24시간, 168시간, 720시간) 동안 노화시킵니다. 경도, 인장 강도, 치수 변화 및 누출률을 측정합니다.
2. 동적 테스트 장비: 선택한 재료로 대표적인 샤프트 속도, 압력 및 온도를 실행하고 토크, 누출 및 마모율을 모니터링합니다.
3. 소규모 현장 시험: 통제된 모니터링 하에 제한된 수의 장치에 씰을 설치하여 실제 상호작용과 유지 관리 데이터를 수집합니다.

문서화된 테스트 데이터는 EEAT 및 조달 기록에 필수적이며, 보증 및 지속적인 개선 프로그램을 지원합니다.

비용 대 신뢰성: 화학 산업용 회전 씰에 대한 상업적 결정 내리기

FFKM이나 PTFE와 같은 고품질 소재는 초기 비용이 더 많이 들지만, 수명이 길고 가동 중단 시간이 단축되어 공격적인 화학 공정에서 총소유비용(TCO)을 낮추는 경우가 많습니다. 재료비, 예상 수명, 교체 인건비, 시간당 가동 중단 비용, 환경/안전 규정 준수 비용을 포함한 간단한 TCO 계산을 사용해 보세요. 최적의 선택은 교체 주기와 예상치 못한 가동 중단을 줄이는 데 도움이 되는 경우가 많습니다.

Polypac: 화학 산업용 회전 씰에 대한 기능 및 고려 이유

폴리팩은 과학과 기술유압 씰씰 생산, 씰링 소재 개발 및 맞춤형 제작을 전문으로 하는 제조업체 및 오일 씰 공급업체밀봉 솔루션특수 작업 조건에 적합합니다. 2008년에 설립된 Polypac은 충진 PTFE 씰(청동 충진, 탄소 충진, 흑연 PTFE, MoS₂ 충진 ​​PTFE, 유리 충진 PTFE)로 시작했습니다. 현재 Polypac의 제품 라인에는 NBR, FKM, 실리콘, EPDM, FFKM 소재의 O-링이 포함됩니다.

폴리팩의 맞춤형 고무 링 및 오링 공장은 10,000m²가 넘는 면적에 8,000m²의 생산 공간을 갖추고 있습니다. 생산 및 테스트 장비는 업계 최고 수준입니다. 폴리팩은 국내외 대학 및 연구 기관과 장기적인 협력 관계를 유지하며 소재 개발 및 용도별 테스트를 지원합니다.

화학 산업과 관련된 핵심 제품과 장점은 다음과 같습니다.

• 제품 범위: O-링, 로드 씰, 피스톤 씰,엔드 페이스 스프링 씰, 스크레이퍼 씰, 로터리 씰, 백업 링, 더스트 링.
• 재료 전문성: PTFE, FFKM, FKM, NBR, EPDM, 실리콘 및 고급 특수 화합물이 채워져 있습니다.
• 맞춤형: 특정 화학물질, 온도 및 압력에 맞춰 맞춤형 화합물 개발 및 밀봉 형상을 제공합니다.
• 테스트 및 R&D: 화학적 노화, 동적 마모 및 장기적 호환성을 위해 사내 및 파트너 연구실에서 테스트를 실시합니다.
• 제조 규모: 소량 맞춤형 생산과 빠른 프로토타입 제작을 결합한 대량 생산 능력.

Polypac은 재료 과학, 제조 역량, 그리고 학술 협력을 결합하여 까다로운 화학 산업 분야의 씰 설계에 있어 든든한 파트너가 되어 드립니다. 상담이나 맞춤형 재료 테스트 및 제품 샘플 요청은 Polypac 기술 영업팀(아래 CTA 참조)으로 문의해 주십시오.

화학 산업용 회전 씰을 위한 단계별 선택 체크리스트

이 체크리스트를 사용하여 문제 정의에서 검증된 씰 선택으로 이동하세요.

1. 정확한 서비스 조건(유체, 온도, 압력, 속도, 동작)을 기록합니다.
2. 적합하지 않은 옵션을 제거하기 위해 호환성 가이드를 사용하여 스크린 소재를 검토합니다.
3. 화학적 저항성, 온도 및 기계적 요구 사항을 균형 있게 고려하여 2~3명의 후보자를 선정합니다.
4. 개스킷/씰 형상을 설계하고 표면 마감/백업 링/에너자이저를 지정합니다.
5. 설계 조건에서 가속 노화 테스트와 동적 벤치 테스트를 실행합니다.
6. 통제된 현장 시험을 수행하고 수명 주기 데이터를 수집합니다.
7. 재료와 기하학을 확정하고, 유지 관리 간격과 예비 부품 전략을 문서화합니다.

화학 산업용 회전 씰을 지정할 때 흔히 저지르는 함정과 이를 피하는 방법

• 호환성 차트에만 의존하지 마세요. 항상 현실적인 조건에서 테스트를 통해 확인하세요.
• 혼합된 화학물질과 중간 반응 생성물을 무시하면 혼합물의 효과는 단일 화학물질의 효과보다 더 공격적일 수 있습니다.
• 온도 영향을 과소평가하면, 온도가 상승함에 따라 내화학성이 급격히 저하될 수 있습니다.
• 침투 및 기상 공격에 대비하지 않음 - 일부 유체는 시간이 지나면서 내화학성 물질까지도 침투합니다.
• 제조 허용 오차와 홈 설계를 간과하면 글랜드 설계가 불량해져 압출과 조기 고장이 발생합니다.

자주 묻는 질문(FAQ)

1. 농축된 산과 용매에 노출된 씰에 가장 적합한 재료는 무엇입니까?

과불소탄성체(FFKM)와 PTFE(충전 PTFE 포함)는 농축된 산 및 유기 용매에 대해 가장 광범위한 내성을 제공합니다. FFKM은 탄성체 복원력과 거의 모든 화학 물질에 대한 호환성을 결합한 반면, PTFE는 탁월한 불활성 및 열 안정성을 제공합니다. 비용 및 기계적 설계를 고려하여 최적의 선택을 결정합니다.

2. 화학 산업에서 비톤(FKM) 회전 씰을 사용할 수 있나요?

FKM(Viton®)은 다양한 탄화수소계 화학물질, 연료 및 오일, 그리고 고온에서 중간 정도의 부식성을 가진 유체에 적합합니다. 그러나 강아민, 케톤(예: 아세톤) 및 특정 극성 용매에는 성능이 떨어집니다. 항상 호환성 데이터를 확인하고 특정 유체 혼합물 및 온도에 대한 테스트를 수행하십시오.

3. 고압 하에서 부드러운 씰이 밀려나오는 것을 어떻게 방지할 수 있나요?

PTFE 또는 PEEK 재질의 백업 링을 사용하여 압출 틈을 막으세요. 글랜드 지지력을 높이거나, 압출 틈을 줄이거나, 더 단단하거나 반쯤 채워진 재질을 선택하세요. 적절한 치수의 백업 링과 홈 형상이 매우 중요합니다.

4. 본격적인 배포 전에 테스트가 필수인가요?

네. 벤치 에이징, 동적 시험 및 제한적인 현장 시험을 강력히 권장합니다. 차트는 지침을 제공할 뿐, 실제 검증을 대체할 수는 없습니다. 특히 혼합 화학물질, 고온 또는 긴 사용 간격의 경우 더욱 그렇습니다.

5. 충전 PTFE 등급은 무엇이고 언제 지정해야 합니까?

충진 PTFE는 청동, 탄소, 유리, 흑연 또는 MoS₂와 같은 충진재를 함유하여 내마모성을 향상시키고, 저온 유동을 줄이며, 마찰 특성을 개선합니다. 낮은 마찰력과 내화학성이 모두 요구되는 경우, 특히 페이스 씰, 회전축, 그리고 슬라이딩 마모가 심한 곳에 충진 PTFE를 사용하십시오.

6. 온도 변화는 화학적 호환성에 어떤 영향을 미칩니까?

온도가 높을수록 화학적 침식이 가속화되고, 투과율이 증가하며, 팽창 거동이 달라질 수 있습니다. 실온에서 사용 가능한 재료가 고온에서는 파손될 수 있습니다. 최대 예상 사용 온도에서 사용 가능 여부를 확인하십시오.

7. 맞춤형 테스트와 소재 개발을 원하시면 누구에게 문의해야 합니까?

Polypac은 소재 개발, 맞춤형 씰 설계 및 적용 테스트를 제공합니다. 상담, 소재 샘플 또는 견적 요청은 Polypac 웹사이트를 방문하시거나 기술 영업팀(아래 CTA 참조)으로 문의해 주세요.

연락처 및 제품 상담(행동 촉구)

맞춤형 상담, 용도별 호환성 테스트, 또는 화학 산업 분야용 샘플 및 맞춤형 회전 씰 주문은 Polypac에 문의하십시오. Polypac은 엔지니어링 지원, 소재 개발 및 실제 크기 테스트를 제공하여 고객의 씰이 화학적, 열적, 기계적 요구 사항을 충족하는지 확인합니다. O링, 로드 씰, 피스톤 씰, 엔드페이스 스프링 씰, 스크레이퍼 씰, 회전 씰, 백업 링, 더스트 링에 대한 상담 및 제품 데이터 시트를 요청하려면 https://www.polypac.com을 방문하거나 info@polypac.com으로 이메일을 보내주십시오.

참고문헌

1. 파커 해니핀 - 파커 O-링 핸드북. 2025년 11월 26일 접속. https://www.parker.com/literature/O-Ring%20Division%20English/Parker%20O-Ring%20Handbook.pdf
2. 트렐레보그 씰링 솔루션 - 내화학성 가이드 및 씰 선택. 2025년 11월 26일 접속. https://www.trelleborg.com/en/seals
3. Cole-Parmer - 내화학성 데이터베이스. 2025년 11월 26일 접속. https://www.coleparmer.com/
4. MatWeb 재료 물성 데이터 - PTFE, FKM, EPDM 및 PEEK 데이터시트. 2025년 11월 26일 접속. https://www.matweb.com/
5. DuPont - Viton® (FKM) 불소고무 제품 정보. 2025년 11월 26일 접속. https://www.dupont.com/
6. Polypac 기업 및 제품 정보(회사 제공 기술 개요 및 연혁). 2025년 11월 26일 접속. https://www.polypac.com/