회전 씰(PTFE, NBR, FKM) 재료 선택 방법

회전 씰(PTFE, NBR, FKM) 재료 선택 방법

회전 씰에 대한 재료 선택이 중요한 이유

회전 씰은 회전 샤프트와 커플링에 윤활유를 공급하고 오염 물질을 차단합니다. 잘못된 재질을 선택하면 누출, 마모 가속, 유지보수 비용 증가 또는 갑작스러운 고장으로 이어질 수 있습니다. 이 가이드에서는 널리 사용되는 세 가지 회전 씰 재질인 PTFE, NBR(니트릴 고무), FKM(불소 탄성체)에 중점을 두고, 회전 씰의 안정적인 성능을 위해 각 재질을 언제 지정해야 하는지 설명합니다.

회전 씰 재료를 선택할 때의 주요 성능 요소

재료를 비교하기 전에 회전 씰의 작동 요구 사항을 파악하십시오. 주요 요소는 다음과 같습니다.

• 온도 범위(최소/최대 연속 및 간헐적)
• 화학적 호환성(유압 유체, 연료, 용매, 오존)
• 표면 속도 및 동적 마찰(SHP-표면 경도 및 윤활)
• 연마 오염 및 내마모성
• 압력 및 압출 위험
• 효과적인 밀봉을 위한 경도 및 탄성 요구 사항
• 설치 공간 및 홈 형상

공급업체에 문의하거나 맞춤형 회전 씰을 주문하기 전에 이러한 매개변수를 문서화하십시오. 이를 통해 추측에 의존하지 않고 실제 요구 사항에 맞는 재료 특성을 찾을 수 있습니다.

회전 씰용 PTFE, NBR 및 FKM 개요

PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)

PTFE는 뛰어난 내화학성과 넓은 온도 범위를 가진 저마찰 열가소성 수지입니다. 충진된 PTFE(청동 충진, 탄소 충진, MoS2 충진, 유리 충진)는 회전 응용 분야의 마모 및 적합성을 향상시킵니다. PTFE는 저마찰, 저마모, 그리고 광범위한 화학적 호환성이 필수적인 고속 회전 씰이나 부식성 유체가 있는 곳에 이상적입니다.

NBR(니트릴 부타디엔 고무)

NBR은 석유계 오일 및 유압 유체에 대한 우수한 내성, 우수한 탄성률, 그리고 경제성을 갖춘 씰에 널리 사용되는 엘라스토머입니다. NBR은 중온 및 중압 회전 씰에 적합하지만, FKM에 비해 고온 오일, 오존 및 일부 용매에 대한 내성이 제한적입니다. NBR은 비용과 내유성이 주요 고려 사항인 범용 회전 씰에 주로 사용됩니다.

FKM(플루오로엘라스토머)

FKM은 NBR에 비해 내열성 및 내화학성이 우수합니다. 고온에서 다양한 유압유, 연료 및 공격적인 화학 물질에 대한 내성을 지닙니다. FKM은 일반적으로 NBR보다 정적 경도가 높고 탄성률이 낮기 때문에 유체 호환성이 중요한 고온 회전 응용 분야에 적합합니다. FKM은 가격이 더 비싸지만, 가혹한 조건에서 장기적인 신뢰성을 위해 필수적인 경우가 많습니다.

소재 비교표: PTFE 대 NBR 대 FKM

아래 표는 각 재료의 일반적인 특성과 일반적인 적용 지침을 요약한 것입니다. 특성 범위는 제형 및 필러에 따라 달라질 수 있습니다. 최종 설계 값은 재료 데이터시트를 참조하십시오.

출처: Parker O-링 핸드북; MatWeb 소재 데이터베이스; SKF 밀봉 가이드(끝 부분의 출처 목록 참조).

선택 방법: 회전 씰을 위한 단계별 선택 프로세스

이러한 의사결정 흐름을 사용하여 재료 선택 범위를 좁히고 실용적이고 신뢰할 수 있는 선택을 도출합니다.

1. 작동 온도 정의: 연속 또는 최대 온도가 120°C를 초과하는 경우 NBR은 적합하지 않습니다. FKM이나 PTFE를 고려하세요.
2. 유체 및 화학 물질 식별: 씰이 접촉할 수 있는 모든 유체(윤활유, 물, 용매, 연료)를 나열하세요. 호환성 차트를 사용하여 호환되지 않는 물질을 제외하세요.
3. 샤프트 속도와 마찰 한계를 평가합니다. 표면 속도가 높거나 토크를 낮춰야 하는 경우 PTFE(충전)가 가장 좋은 성능을 발휘하는 경우가 많습니다.
4. 마모와 오염을 고려하세요. 연마 환경에서는 보호 설계(스크레이퍼, 먼지 링)가 적용된 PTFE 또는 FKM이 필요할 수 있습니다.
5. 홈 형상과 압출 간격을 확인하세요. NBR이나 FKM과 같은 엘라스토머는 방사형 압축을 더 잘 견딥니다. PTFE는 접촉을 유지하기 위해 스프링 에너자이저나 특정 프로파일이 필요한 경우가 많습니다.
6. 사용 수명 대비 비용 추정: 초기 자재 비용과 가동 중단 시간 및 교체 비용의 균형을 맞추세요. 많은 경우, 고가의 자재는 전체 수명 주기 비용을 감소시킵니다.
7. 시제품 제작 및 테스트: 예상되는 유체, 온도 및 속도로 벤치 및 현장 테스트를 실행합니다. 대표적인 조건에서 누출률, 마모 및 마찰을 검증합니다.

회전 씰의 각 재료에 대한 설계 고려 사항

PTFE 관련 지침

- 회전 씰에 충진 PTFE를 사용하여 내마모성과 열전도도를 향상시킵니다. 청동 충진 PTFE와 탄소 충진 PTFE가 일반적으로 사용됩니다.
- PTFE는 탄성이 낮으므로 스프링 에너지 설계나 2차 탄성 에너지 공급 장치를 사용하여 허용 오차 범위 내에서 밀봉 접촉을 유지합니다.
- 샤프트 표면 마감과 경도가 호환되는지 확인하세요. PTFE는 적절한 윤활이 적용된 연마되고 경화된 샤프트에 가장 적합합니다.

NBR 특정 지침

- 씰링 예압과 마모 사이의 균형을 위해 올바른 경도(쇼어 A)를 선택하세요. 일반적인 회전식 NBR 씰은 70±5 쇼어 A를 사용하지만 다를 수 있습니다.
- NBR은 적절한 윤활을 통해 이점을 얻습니다. 건식 작동은 마찰과 마모를 증가시킵니다.
- 고온 오일, 뜨거운 연소 가스 또는 강한 용매에 노출될 것으로 예상되는 경우 NBR을 피하십시오.

FKM 특정 지침

- 서비스 유체에 맞게 제작된 FKM 등급을 선택하세요. 플루오로엘라스토머는 화학적 저항성 프로필이 매우 다양합니다.
- 저온 유연성에 주의하세요. 일부 FKM 화합물은 낮은 온도에서 경화되어 시동 시 누출이 발생할 수 있습니다.
- FKM의 높은 가격은 수명이 중요한 고온, 화학 물질에 노출된 회전 씰에 적합합니다.

테스트 및 검증: 실제 조건에서 재료가 성능을 발휘하는지 확인

실험실 테스트는 온도 사이클, 샤프트 속도, 유체 노출, 압력 및 오염을 시뮬레이션해야 합니다. 일반적인 테스트는 다음과 같습니다.

• 치수 변화를 정량화하기 위한 유체 침투 및 팽창 테스트
• 온도 및 압력 하에서의 동적 누출 테스트
• 작동 속도에서의 마찰 및 토크 측정
• 대표적인 오염물질을 사용한 마모 테스트

이러한 테스트 결과를 활용하여 재료 등급 및 밀봉 형상을 개선하십시오. 자체 테스트 장비를 보유한 제조업체는 이 프로세스를 가속화하고 재작업 위험을 줄입니다.

회전 씰의 비용 대 수명 주기 균형

재료비는 총소유비용의 한 요소일 뿐입니다. 다음 사항을 고려하세요.

• 교체 또는 유지 관리를 위한 가동 중지 비용
• 실패 결과(환경, 안전, 장비 손상)
• OEM 유지 관리 간격 및 예비 부품 전략과의 호환성

중요한 애플리케이션에서 예상치 못한 고장을 피하기 위해 FKM이나 강화 PTFE에 더 많은 비용을 투자하면 총 소유 비용이 줄어드는 경우가 많습니다.

Polypac이 회전 씰 선택 및 공급을 지원하는 방식

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 청동 충진 PTFE, 탄소 충진 PTFE, 흑연 PTFE, MoS2 충진 PTFE, 유리 충진 PTFE 등 충진 PTFE 씰을 제조하는 것으로 시작했습니다. 현재는 NBR, FKM, 실리콘, EPDM, FFKM 등 다양한 소재로 제작된 O-링을 포함하여 제품 라인을 확장했습니다.

폴리팩의 맞춤형 고무 링 및 오링 공장은 10,000제곱미터가 넘는 부지에 위치하고 있으며, 8,000제곱미터 규모의 공장을 보유하고 있습니다. 당사의 생산 및 시험 장비는 업계 최고 수준입니다. 중국 최대 규모의 씰 생산 및 개발 기업 중 하나로서, 당사는 국내외 여러 대학 및 연구 기관과 장기적인 소통과 협력 관계를 유지하고 있습니다.

회전 씰에 Polypac을 선택하는 이유는 무엇입니까?

Polypac은 재료 전문성, 제조 규모, 그리고 테스트 역량을 결합하여 신뢰할 수 있는 회전 씰과 맞춤형 씰링 솔루션을 제공합니다. Polypac의 장점은 다음과 같습니다.

• 낮은 마찰, 장수명 회전 씰을 위한 충전 PTFE 제형에 대한 전문성
• 유체 호환성을 위한 광범위한 엘라스토머 포트폴리오(NBR, FKM, FFKM, 실리콘, EPDM)
• 납품 전 성능을 검증하기 위한 고급 생산 및 테스트 장비
• 특수 작업 조건을 위한 맞춤형 씰 설계 및 신속한 프로토타입 제작
• 대학 및 연구 기관과의 강력한 R&D 연계를 통해 최신 소재를 유지합니다.

회전 밀봉 시스템용 Polypac 핵심 제품

Polypac은 안정적인 회전 시스템을 지원하는 다양한 밀봉 구성품을 공급합니다.

• 오링
• 로드 씰
• 피스톤 씰
• 엔드 페이스 스프링 씰
• 스크레이퍼 씰
• 회전 씰
• 백업 링
• 먼지 고리

각 제품 라인은 맞춤형 소재 선택, 품질 관리, 긴 서비스 수명을 위해 최적화된 제조 허용 오차의 이점을 제공합니다.

실제 사례: 응용 분야에 맞는 재료 선택

예 1: 고속 산업용 로터

상황: 샤프트 속도 >10m/s, 윤활 환경, 주변 온도 ~ 120°C.
권장 사항: 마찰과 마모를 최소화하기 위해 스프링 에너자이저가 장착된 PTFE 회전 씰을 사용합니다. 최상의 내구성을 위해 청동 또는 탄소 충전 PTFE를 고려하세요.

예시 2: 건설 장비의 유압 모터

상황: 중간 샤프트 속도, 유압 오일 및 외부 오염 물질에 노출, 온도 -20°C ~ 100°C.
권장 사항: 비용 및 내유성을 위해 NBR 로터리 씰을 사용하십시오. 마모성 환경에서는 먼지 링과 백업 링을 추가하십시오. 고온이나 부식성 유체가 예상되는 경우 FKM을 사용하십시오.

예 3: 자동차 또는 항공우주 분야의 연료 펌프

상황: 연료에 노출되거나 온도가 높아짐.
권장 사항: 내화학성 및 내열성을 위해 FKM 회전 씰을 사용하십시오. 냉간 시동이 필요한 경우 저온 등급을 확인하십시오.

회전 씰 수명 연장을 위한 설치 및 유지 관리 팁

• 샤프트 마감과 경도를 검사하고 필요한 경우 수리하거나 경질 크롬 도금을 합니다.
• 선택한 재료에 맞는 올바른 글랜드 치수와 허용 오차를 따르세요.
• 호환되는 조립 윤활제를 바르고, 호환되지 않는 엘라스토머가 함유된 석유 기반 윤활제는 피하세요.
• 작동 조건을 모니터링하세요. 온도 급등이나 예상치 못한 유체는 호환성 문제가 증가하고 있음을 나타낼 수 있습니다.
• 여분의 씰은 통제된 보관 장소에 보관하세요(오존 노출과 고온을 피하세요).

FAQ — 회전 씰 및 재료 선택에 대한 자주 묻는 질문

질문: PTFE가 모든 회전 씰 응용 분야에서 NBR을 대체할 수 있습니까?

A: 아니요. PTFE는 마찰과 내화학성이 낮지만 탄성이 부족합니다. 적당한 온도에서 유연하게 밀봉해야 하는 간단하고 저렴한 회전 씰의 경우 NBR이 더 적합할 수 있습니다. PTFE는 마찰이 적고, 부식성이 강한 유체 또는 고속이 주요 고려 사항일 때 가장 적합합니다.

질문: NBR 대신 FKM을 선택해야 할지 어떻게 알 수 있나요?

A: 작동 온도가 정기적으로 ~120°C를 초과하거나 공격적인 화학 물질 및 연료에 노출되는 경우 FKM을 선택하십시오. FKM은 가격이 더 비싸지만 이러한 조건에서 더 오래 지속됩니다.

질문: 충전된 PTFE란 무엇이고 왜 사용되나요?

A: 충진 PTFE에는 청동, 탄소, 흑연, MoS2 또는 유리와 같은 첨가제가 포함되어 내마모성을 향상시키고, 저온 유동을 줄이며, 마찰을 조절합니다. 충진제를 사용하면 PTFE가 동적 회전 응용 분야에서 더 나은 성능을 발휘할 수 있습니다.

질문: 항상 스프링 구동 PTFE 회전 씰을 사용해야 합니까?

A: 항상 그런 것은 아니지만, 스프링 에너자이저는 PTFE의 낮은 탄성률을 보완하고 다양한 허용 오차 범위에서 접촉을 유지합니다. 많은 회전식 응용 분야에서 스프링 에너자이저가 장착된 PTFE 설계는 밀봉 신뢰성을 향상시킵니다.

질문: 샤프트 표면 마감은 얼마나 중요한가요?

A: 매우 중요합니다. 단단하고 매끄러운 마감(연마 또는 광택 처리, 일반적으로 재질에 따라 Ra 0.2–0.8µm)은 마모와 누출을 줄여줍니다. 샤프트가 부드럽거나 거칠면 씰 마모가 심해집니다. 표면 마감은 씰 재질에 맞춰야 합니다.

문의하기 / 제품보기

회전 씰 선택 또는 구매에 도움이 필요하시면 Polypac에 문의하여 기술 상담, 샘플 테스트 또는 견적을 받아보세요. O-링, 로드 씰, 피스톤 씰, 엔드페이스 등을 보시려면 제품 카탈로그를 방문하세요.스프링 씰스크레이퍼 씰, 로터리 씰, 백업 링, 더스트 링 등 맞춤형 로터리 씰 및 소재 개발에 대한 상담을 요청하시고, 신속한 프로토타입 제작을 위한 작동 매개변수를 제공해 주세요.

출처 및 참고문헌

• Parker O-링 핸드북(일반 속성 및 호환성 지침)
• MatWeb 재료 속성 데이터베이스(PTFE, NBR, FKM 일반 범위)
• SKF Sealing Solutions 가이드(로터리 씰 모범 사례 및 샤프트 마감 권장 사항)
• Polypac 내부 제품 및 테스트 기록(PTFE 개발 내역 및 생산 역량 포함)