스크레이퍼 씰 재질 가이드: PTFE vs 폴리우레탄 vs 고무

스크레이퍼 씰 재질을 올바르게 선택하는 것은 기계의 신뢰성, 오염 제어 및 수명 주기 비용에 매우 중요합니다. 이 가이드에서는 로드, 피스톤 및 하우징에 사용되는 스크레이퍼 씰에 대해 PTFE, 폴리우레탄(PU) 및 고무(엘라스토머)를 비교합니다. 마모, 화학 물질 노출, 온도 및 동적 조건에서의 재질 특성을 설명하고, 실용적인 선택 매트릭스와 테스트/설치 팁을 제공하며, 실제 적용 사례 및 맞춤형 씰링 솔루션을 위한 공급업체의 역량에 대한 정보를 포함합니다.

스크레이퍼 씰에 재질 선택이 중요한 이유

스크레이퍼 씰의 주요 기능 및 고장 모드

스크레이퍼 씰(더스트 링, 와이퍼)은 로드 또는 샤프트에서 오염 물질(먼지, 물, 마모성 입자)을 제거하여 매체 측 씰이 노출되기 전에 마모를 줄이는 역할을 합니다. 이를 통해 유체 오염을 방지하고 시스템 가동 시간을 향상시킬 수 있습니다. 일반적인 고장 유형으로는 마모, 경질 입자에 의한 절삭, 화학적 공격, 압축 변형, 탄성 손실로 인한 누출 또는 마찰 증가 등이 있습니다.

고려해야 할 주요 성능 매개변수

스크레이퍼 씰 재질을 선택할 때는 내마모성, 탄성/복원력, 마찰 계수(작동력에 영향), 압축 변형 및 장기 크리프, 공정 유체 및 오염 물질과의 화학적 호환성, 작동 온도 범위 등을 고려해야 합니다. 현장 적용을 위해서는 초기 비용과 예상 수명 및 유지보수 빈도를 비교하여 신중하게 결정해야 합니다.

재질별 분석: PTFE, 폴리우레탄, 고무

PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌): 마찰이 적고 내화학성이 우수함

PTFE는 화학적 불활성과 극히 낮은 마찰 계수로 인해 높이 평가됩니다. 스크레이퍼 씰의 경우, 화학적 공격이나 매우 넓은 온도 범위에 노출될 때 PTFE 및 충전 PTFE 변형(탄소, 청동, 유리 섬유 충전)이 사용됩니다. PTFE는 부식성 화학 물질에 대한 내성이 뛰어나며 극저온에서 고온 환경(최대 약 260°C)까지 사용 가능합니다(참조).PTFE — 위키백과).

제한 사항: 순수 PTFE는 탄성 회복력이 낮고 정적 하중 하에서 냉간 유동 경향이 있으므로 동적 스크레이퍼 용도에서는 종종 특수 형상으로 제작되거나 충전재로 사용됩니다. 충전재는 내마모성을 향상시키고 크리프 현상을 감소시키지만 마찰과 비용을 증가시킬 수 있습니다.

폴리우레탄(PU): 동급 최고의 내마모성

열가소성 또는 열경화성 폴리우레탄은 모래나 입자로 인한 기계적 마모가 주요 원인인 스크레이퍼 씰에 널리 사용됩니다. 폴리우레탄은 뛰어난 인열 및 절단 저항성, 높은 하중 지지력, 그리고 우수한 탄성을 제공하여 다양한 조건에서도 로드와의 ​​접촉을 유지하는 데 도움을 줍니다. 일반적인 사용 온도 범위는 배합에 따라 다르며(일반적으로 -40°C ~ +80°C이며, 특수 등급은 더 높은 온도까지 사용 가능) 자세한 내용은 다음을 참조하십시오.폴리우레탄 — 위키백과.

제한 사항으로는 특정 화학 물질(강산화제, 일부 탄화수소 또는 케톤)에 대한 취약성 및 가수분해에 불안정한 등급의 경우 가수분해가 발생할 수 있다는 점이 있습니다. 습하거나 화학 물질에 노출되는 환경에서는 적절한 등급을 선택하는 것이 필수적입니다.

고무(엘라스토머): 다용도이며 비용 효율적입니다.

니트릴 고무(NBR), EPDM, FKM(Viton) 및 실리콘과 같은 엘라스토머는 스크레이퍼 씰에 흔히 사용됩니다. 이들은 우수한 탄성, 적당한 내마모성 및 저렴한 가격을 제공합니다. 니트릴(NBR)은 오일 베어링 시스템에 흔히 사용되며 적절한 온도 범위와 내유성을 제공합니다.니트릴 고무 — 위키백과).

제한 사항: 각 엘라스토머는 특정한 화학적 및 온도적 한계를 가지고 있습니다. 예를 들어, EPDM은 물/증기에는 탁월하지만 석유계 오일에는 부적합합니다. FKM은 열과 다양한 오일에 대한 내성이 뛰어나지만 가격이 비쌉니다. 마모가 심한 환경에서는 고무가 폴리우레탄보다 더 빨리 마모될 수 있습니다.

성능 비교: 데이터 비교 및 ​​선택표

아래 표는 스크레이퍼 씰 사용 시 실질적인 차이점을 요약한 것입니다. 값과 정성적 평가는 일반적인 상용 등급을 기준으로 하며, 정확한 특성은 배합 및 충전재에 따라 달라집니다. O링 및 씰 치수 및 테스트에 대한 표준은 ISO 지침(예:ISO 3601 시리즈 O링 및 엘라스토머 씰).

출처: 다음과 같은 공신력 있는 참고 자료의 자료 요약 및 속성PTFE — 위키백과,폴리우레탄 — 위키백과, 그리고니트릴 고무 — 위키백과치수 및 시험 표준에 대해서는 ISO 3601 시리즈와 같은 ISO 문서를 참조하십시오.ISO).

실제 의사결정을 위해 표를 읽는 방법

- 화학 물질 노출 및 극한 온도 변화가 주요 원인인 경우 PTFE를 선택하십시오(마모에 민감한 스크레이퍼 씰의 경우 PTFE 충전재를 사용하십시오).
- 흙, 모래 또는 금속 입자로 인한 마모성 오염이 주요 문제인 경우, 폴리우레탄(PU)은 내마모성과 탄성 면에서 최적의 균형을 제공하는 경우가 많습니다.
- 비용과 범용 성능이 우선시되고 오염 물질이 많지 않은 경우, 엘라스토머(NBR 또는 EPDM)가 적합할 수 있습니다.

애플리케이션별 권장 사항, 테스트 및 설치 팁

유압 실린더용 스크레이퍼 씰(로드 스크레이퍼/와이퍼)

일반적인 권장 사항: 내마모성이 뛰어난 PU 스크레이퍼 또는 1차 PU 스크레이퍼와 2차 엘라스토머 립으로 구성된 복합 와이퍼를 사용하여 밀봉 접촉을 보장합니다. 해양 환경이나 고온 환경에 노출되는 실린더(예: 화학물질 투입)의 경우, 열화를 방지하기 위해 PTFE 충전 와이퍼를 사용하는 것을 고려하십시오.

실시해야 할 테스트 및 인증

본격적인 사용 전에 다음 사항을 명시하거나 수행하십시오: 대표적인 입자를 사용한 동적 마모 시험(엘라스토머의 경우 ASTM D4040 방식의 마모 시험이 유용함), 대표적인 유체에 담그는 화학 시험(팽창 및 경도 변화 평가), 온도 사이클링 시험. 가능한 경우, 충전재가 포함된 PTFE 등급에 대한 공급업체 데이터 시트와 제3자 시험 보고서를 요청하십시오. 치수 및 성능 기준에 대해서는 엘라스토머 씰에 대한 ISO 시리즈 및 관련 ASTM 시험 방법과 같은 표준을 참조하십시오.ISO).

스크레이퍼 수명 연장을 위한 설치 및 설계 팁

• 스크레이퍼 립이 과도한 마찰 없이 접촉을 유지할 수 있도록 홈 형상과 축 방향 예압이 올바른지 확인하십시오.
• 막대의 날카로운 모서리를 피하고, 절삭/마모를 줄이기 위해 권장 표면 조도(일반적으로 많은 씰의 경우 Ra 0.2~0.8µm)로 연마하십시오.
• 복합 소재 설계를 고려해 보세요. 부드러운 밀봉 립이 있는 PTFE 백킹 또는 교체 가능한 마모 방지 인서트가 있는 PU 본체 등이 있습니다.
• 엘라스토머/폴리우레탄의 경도를 선택할 때는 내마모성(단단함)과 밀봉 접촉(부드러움) 사이의 균형을 고려해야 합니다. 스크레이퍼에 사용되는 일반적인 폴리우레탄의 경도는 용도에 따라 70~95 Shore A입니다.

생애주기 비용 분석 및 조달 지침

초기 비용과 장기 서비스 비용 비교

초기 재료 비용: PTFE(가장 높음) > PU(중간) > 고무(가장 낮음). 하지만 마모가 심하고 가동 중지 시간이 긴 작업 환경에서는 고가의 PU 또는 충진 PTFE 스크레이퍼를 사용하면 서비스 간격이 훨씬 길어지고 2차 씰 손상이 줄어들어 총 수명 주기 비용을 절감할 수 있습니다. 재료를 지정할 때는 공급업체의 수명 주기 데이터 또는 현장 사례 연구를 요청하십시오.

공급업체로부터 확인할 수 있는 품질 지표

잠재적 공급업체에게 재료 인증서(원료 등급 및 충전재), 치수 공차, 경도/듀로미터 측정 보고서, 실험실 또는 현장 마모 시험 데이터를 요청하십시오. 산업 표준 준수 및 대학이나 시험 기관과의 연구 개발 협력은 기술 역량을 나타내는 중요한 지표입니다.

조달을 위한 샘플 명세 문구

예시: 50mm 로드 유압 실린더용 스크레이퍼 씰 공급; 재질: 가수분해 안정성이 있는 폴리우레탄(쇼어 A 경도 85); 예상 사용 온도: -20°C ~ +80°C; 내마모성: ASTM D5963 또는 동등 기준에 따른 X 사이클 이상; 치수 공차: ±0.1mm. 시험 방법을 해당 산업 표준에 맞게 조정하십시오. 공급업체는 동등성을 확인해야 합니다.

폴리팩: 기술 역량 및 제품 제공

폴리팩(Polypac)은 유압 씰 및 오일 씰 전문 제조업체이자 공급업체로, 씰 생산, 씰링 재료 개발, 특수 작업 조건에 맞는 맞춤형 씰링 솔루션 제공에 주력하고 있습니다. 2008년 설립된 폴리팩은 청동 충진 PTFE, 탄소 충진 PTFE, 흑연 PTFE, MoS₂ 충진 ​​PTFE, 유리 충진 PTFE 등을 포함한 다양한 충진 PTFE 씰을 제조하며 사업을 시작했습니다. 현재는 NBR, FKM, 실리콘, EPDM, FFKM 소재의 O링까지 제품 라인을 확장했습니다.

공장 및 역량: 폴리팩의 맞춤형 고무 링 및 O링 공장은 10,000제곱미터가 넘는 부지에 8,000제곱미터 규모의 생산 시설을 갖추고 있습니다. 생산 및 시험 설비는 업계 최고 수준입니다. 중국 최대 규모의 씰 생산 및 개발 기업 중 하나인 폴리팩은 국내외 대학 및 연구 기관과 장기적인 협력 관계를 유지하고 있습니다.

경쟁력 및 차별화 요소:

• 소재 연구 개발: 내마모성과 크리프 성능의 균형을 맞춘 충전 PTFE 배합에 대한 경험 보유.
• 대규모 생산과 최첨단 시험 시스템: 반복 가능한 공차 관리 및 재료 추적성 확보.
• 맞춤형 솔루션: 심한 마모, 화학 물질 노출 또는 극한 온도 환경에서 사용되는 스크레이퍼 씰의 형상 및 재질 최적화.

스크레이퍼 씰 선택에 중요한 주요 제품으로는 O링, 로드 씰, 피스톤 씰, 엔드 페이스 스프링 씰, 스크레이퍼 씰, 로터리 씰, 백업 링, 더스트 링 등이 있습니다. 특정 마모 데이터 또는 맞춤형 소재가 필요한 프로젝트의 경우, 폴리팩은 시험 보고서, 샘플 및 공동 개발을 제공할 수 있습니다.

FAQ — 자주 묻는 질문

1. 먼지가 많은 실외 유압 장비의 스크레이퍼 씰에 가장 적합한 재질은 무엇입니까?

폴리우레탄은 우수한 내마모성 및 내인열성과 뛰어난 탄성을 겸비하여 최적의 선택인 경우가 많습니다. 화학 물질 노출이나 극심한 온도 변화에 노출될 경우에는 우선순위에 따라 충진 PTFE 소재 또는 복합 소재(폴리우레탄 + 엘라스토머)를 고려할 수 있습니다.

2. 유압 실린더에서 PTFE 스크레이퍼 씰이 엘라스토머 와이퍼를 대체할 수 있습니까?

네, 화학 물질 노출이나 고온과 같이 엘라스토머가 열화될 수 있는 환경에서는 사용 가능합니다. 하지만 순수 PTFE는 탄성이 낮으므로, 닦거나 접촉하는 성능을 유지하려면 충전재가 함유된 PTFE 또는 특수 설계된 프로파일을 사용하는 것이 좋습니다.

3. 스크레이퍼 씰 후보 물질을 설치 전에 어떻게 테스트합니까?

대표적인 오염 물질을 사용한 마모 시험, 씰이 접촉하게 될 환경에서의 화학 물질 침지 시험, 그리고 온도 순환 시험을 수행하십시오. 검증을 위해 재료 데이터 시트, 실험실 마모 그래프, 그리고 가능하다면 현장 시험 샘플을 요청하십시오.

4. 스크레이퍼 씰에 권장되는 가공/로드 표면 마감은 무엇입니까?

매끄럽고 손상 없는 표면 마감은 마모를 줄여줍니다. 많은 스크레이퍼 씰의 경우 로드의 표면 조도(Ra)가 0.2~0.8µm이면 충분하며, 날카로운 모서리와 버(burr)를 제거해야 합니다. 마모가 심한 환경에서는 경질 크롬 도금이나 질화 처리를 통해 로드의 내마모성을 향상시킬 수 있습니다.

5. 스크레이퍼 씰은 얼마나 자주 점검하거나 교체해야 합니까?

점검 빈도는 사용 환경 및 오염 수준에 따라 다릅니다. 마모가 심한 환경에서는 주요 유지보수 주기(예: 매월 또는 분기별)마다 점검하십시오. 립 부분의 마모, 균열 또는 닦는 기능 상실이 눈에 띄게 나타나면 교체하십시오. 현장 사용 데이터를 기반으로 한 예측 유지보수 일정을 수립하는 것이 이상적입니다.

6. 재료의 장점을 결합한 복합 스크레이퍼 설계가 있습니까?

예. 일반적인 복합재 설계는 화학적 내성, 우수한 밀봉 접촉 및 내마모성을 결합하기 위해 단단하거나 크리프가 적은 지지층(PTFE 충전재)과 더 부드러운 엘라스토머 또는 PU 립을 사용합니다. 이러한 설계는 특수 유압 분야에서 흔히 사용됩니다.

문의/요청: 맞춤형 소재 선택, 시험 데이터, 샘플 또는 맞춤형 스크레이퍼 씰에 대한 문의는 폴리팩(Polypac) 기술 영업팀에 연락하여 적용 조건(온도 범위, 오염 물질, 매체, 로드 형상 및 예상 수명)을 검토하십시오. O링, 로드 씰, 피스톤 씰, 엔드 페이스 스프링 씰, 스크레이퍼 씰, 로터리 씰, 백업 링 및 더스트 링의 제품 세부 정보를 확인하고 견적을 요청하십시오.

추가 자료 및 표준: PTFE의 특성 (위키피디아), 폴리우레탄 개요 (위키피디아), 니트릴 고무 (위키피디아), 및 ISO 인증 기준(예:ISO 3601).