KR20020021686A

KR20020021686A - 저응력 밀봉 개스킷

Info

Publication number: KR20020021686A
Application number: KR1020027001837A
Authority: KR
Inventors: 마이너레이몬드비.; 이그리스로날드지.주니어; 도브케빈; 밀스데이비드제이.; 히사노히로까즈; 리들알렉산더
Original assignee: 니뽄 고어-텍스 인크.; 맥그라스 달린 에스.; 고어 엔터프라이즈 홀딩즈, 인코포레이티드; 해리슨 로버트; 더블유.엘.고어 앤드 어소시에이츠 게엠베하
Priority date: 1999-08-11
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2002-03-21
Anticipated expiration: 2020-08-11
Also published as: CA2380926A1; CN1370259A; ES2244463T3; KR100438333B1; CN100547269C; JP2011257006A; EP1203176A1; JP2003510526A; CN1940357A; DE60020974D1; WO2001011274A1; EP1203176B1; JP2012007735A; AU6631200A; CN100343554C; US6485809B1; CA2380926C; DE60020974T2

Abstract

본 발명에 따른 다층의 단일 개스킷은 제1의 실질적인 공기 불침투성 외부층(14)과 제2의 실질적인 공기 불침투성 외부층(14) 사이에 배치되는 팽창 PTFE의 적어도 하나의 내부층(15)과, 제1 및 제2의 실질적인 공기 불침투성 층(14)들을 연결하는 실질적인 공기 불침투성 영역(13)을 포함한다. 본 발명의 개스킷은 저응력으로 압축될 때 실질적인 공기 불침투성 밀봉을 형성한다.

Description

저응력 밀봉 개스킷{LOW STRESS TO SEAL GASKET}

매우 다양한 개스킷들이 밀봉 분야에서 사용되는 것으로 알려져 있다. 팽창 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE: polytetrafluoroethylene)은 현재 개스킷 재료로서 널리 사용된다. 고어에게 허여된 미국 특허 제3,953,566호에 개시된 바와 같이, 이 재료는 개스킷 재료로서 매우 바람직한 다수의 특성을 갖는다. 이들 특성은 용이하게 압축 가능하고 순응성이며 내약품성이고 비교적 높은 강도를 가지며 팽창되지 않은 완전한 밀도의 PTFE보다 크리프 및 밀봉 압력 손실이 발생하는 경향이 훨씬 적은 것을 포함한다.

다수의 밀봉 분야에서, 개스킷은 파이프들 사이와 같은 플랜지들 사이의 접합부를 밀봉하는 데 사용된다. 이러한 분야에서, 팽창 PTFE가 플랜지들 사이에 놓인 다음에 플랜지들이 볼트의 조임과 같은 힘의 인가와 함께 가압될 수 있기 때문에 팽창 PTFE는 개스킷을 위한 바람직한 재료이다. 이 힘의 인가는 팽창 PTFE를 압축한다. 팽창 PTFE가 압축됨에 따라, 초기 공극 체적이 감소되어, 팽창 PTFE를 고밀도화시킨다. 특히, 금속 대 금속 플랜지로써, 팽창 PTFE를 고밀도화시키는 데충분한 힘을 인가하는 것이 가능하다. 이와 같이, 팽창 PTFE의 적어도 일부분에서, 공극 체적은 파이프 내에 담긴 유체가 플랜지를 밀봉하는 고밀도화된 다공성이 아닌 PTFE 개스킷에 의해 플랜지들 사이에서 누설되는 것이 방지되도록 실질적으로 0까지 감소된다.

다수의 분야에서, 특히 금속을 용이하게 파괴시키는 강력한 화학 약품이 사용되거나 금속이 전달되거나 수납될 화학 약품을 오염시킬 때, 유리로 라이닝처리된(lined) 강철, 유리, 또는 유리 섬유 강화 플라스틱(FRP: Fiberglass Reinforced Plastic) 배관 및 용기를 사용하는 것이 일반적이다. 이 장비는 대개 극히 강력한 화학 약품과 사용되기 때문에, PTFE의 알려진 매우 우수한 내약품성으로 인해 이 장비의 연결 플랜지를 밀봉하기 위해 PTFE 개스킷을 사용하고자 하는 커다란 필요성이 존재한다. 불행하게도, 팽창되지 않은 완전한 밀도의 PTFE 개스킷은 대체로 이러한 형태의 장비를 효과적으로 밀봉하는 데 충분히 순응하지 못한다. 유리로 라이닝 처리된 강철 플랜지의 경우에, 마감은 비교적 매끄럽지만, 플랜지와 관련된 대량의 비평탄부가 존재한다. 이 비평탄부는 효과적인 밀봉을 형성하기 위해 개스킷이 플랜지의 내경부와 외경부 사이뿐만 아니라 주변부 주위의 커다란 변동에 순응하여야 할 것을 요구한다. 이와 같이, 팽창되지 않은 완전한 밀도의 PTFE 개스킷은 이들 분야 중 다수에서 밀봉하는 데 충분히 적합하지 못한다.

팽창 PTFE는 상당히 적합하므로, 통상 이러한 비평탄 플랜지를 밀봉하는 데 팽창 PTFE를 사용하는 것이 바람직하다. 불행하게도, 다수의 이들 분야에서, 효과적인 밀봉을 형성하기 위해 팽창 PTFE를 완전히 고밀도화시키는 데 충분한 개스킷응력을 형성시키도록 플랜지에 충분한 힘을 인가하는 것은 가능하지 않다. 예컨대, 유리로 라이닝 처리된 강철 배관 플랜지, 유리 플랜지 또는 FRP 배관 플랜지는 높은 응력의 인가 시에 변형, 파단 또는 파괴될 수도 있다. 이와 같이, 이들 분야에서, 플랜지를 파괴시키지 않고 이들에 인가될 수 있는 최대 응력은 개스킷을 상당히 고밀도화시키는 데 충분하지 않기 때문에, 팽창 PTFE 개스킷은 다공성이 아닌 상태에 도달하도록 완전히 고밀도화되지 않을 수도 있으므로, 누설 방지가 되지 않는다.

다수의 경우에, 수납되거나 전달되는 실제의 유체를 밀봉할 필요가 있을 뿐만 아니라 개스킷이 당업계에서 "기포 누설 시험(bubble test)"으로 흔히 알려진 것을 통과할 수 있는 기밀 밀봉을 제공할 필요도 있다. 의도된 실제의 유체를 전달하는 배관 시스템이 제조에 사용될 수 있게 하기 전에 배관 시스템의 누설을 확인하는 조업 개시 예비 검사 시험(pre-start-up qualifying test)으로서 이 형태의 시험을 수행하는 것이 일반적이다. 이 시험에서, 개스킷 처리된 배관 시스템은 공기로 가압된 다음에 비눗물로 분무된다. 파이프 및 플랜지 조립체는 공기 누설을 지시하는 비눗물에서 보이는 기포가 시각적으로 검사된다. 모든 누설 지점이 기포 시험을 통과하도록 제거되어야 한다.

이와 같이, 다년간 원했던 것은 효과적으로 순응할 수 있고 밀봉을 형성하는 데 이용 가능한 낮은 부하 또는 응력으로 이 장비를 위한 기밀 밀봉을 제공하는 사용이 용이한 높은 내약품성 개스킷이다.

이 곤란한 분야에서 효과적으로 밀봉할 수 있는 개스킷을 제공하려는 다수의시도가 이루어져 왔다. 이들 시도의 대부분은 2편 개스킷을 포함한다. 이들 개스킷은 일반적으로 외피 개스킷(envelope gasket)으로 불린다. 대부분의 외피 개스킷에서, PTFE의 외부 외피가 형성된 다음에 압축 석면 또는 다른 펠트 개스킷 충전재 등의 보다 압축성인 충전 재료, 탄성 중합체 또는 플라스틱 재료, 또는 금속 대개는 스테인리스강의 주름형 링이 별도로 충전된다. 기본 개념은 외피 개스킷을 위한 PTFE 재킷이 내약품성을 제공하고 충전 재료가 순응성을 제공한다는 것이다.

불행하게도, 피톨랴에게 허여된 미국 특허 제4,900,629호에 설명된 바와 같이, 외피 개스킷은 다수의 단점에 취약하다. 외피 재킷은 개스킷의 설치 중에 그 자체 상에 접혀져, 누설을 발생시키는 개스킷의 주름부(crease)를 형성한다. 또한, 외피 자체에 핀홀 누설(pinhole leak)이 존재하여, 부식성 재료가 외피 충전재를 침식시켜 충전재의 열화를 발생시킨다. 충전재가 열화될 때, 밀봉 응력이 감소되어, 누설을 발생시킬 수 있다. 발생시킬 수 있는 다른 문제점은 열화된 충전 재료가 파이프 또는 용기 내에 담긴 유체를 오염시킬 수 있다는 것이다. 어떤 경우에, PTFE의 외피 재킷은 순응성인 충전 재료로부터 분리되고, 주름부(ripple) 또는 접힘부(fold)가 단지 충전재 위에서 외피를 인장시키는 것으로부터 발생하여, 누설을 재발생시킬 수도 있다. 또한, 비평탄 플랜지 토크가 발생하면, 재킷은 과도한 응력 상태가 되어 파열될 수도 있고, 부식성 재료가 충전재를 침식시켜 충전재의 열화 및 밀봉부의 손실을 재발생시킨다. 다른 문제점은 이들 외피 개스킷이 주기적인 볼트 리토킹(retorquing)을 필요로 하는 저온 유동 또는 크리프에도 취약하다는 것이다.

니숄슨에게 허여된 미국 특허 제5,195,759호에서, 외피 개스킷에는 폭방향으로 탄성을 제공하도록 천공되는 소정 회수로 감겨지거나 포개진 얇은 금속 스트립을 포함하는 정교한 금속 충전재가 내부에 있는 PTFE 외피가 채용된다. 유체 불침투성 재료의 회전이 천공된 스트립의 회전 중에 분배될 수도 있다. 개스킷은 장점을 갖기도 하지만, 여전히 소정 조건 하에서 금속 충전재의 화학적 침식과 같은 외피 개스킷과 관련하여 상기에 언급된 다수의 단점을 갖는다.

니숄슨에게 허여된 미국 특허 제5,558,347호에서, 내약품성의 외피를 포함하는 개스킷이 개시되어 있고, 개스킷 내에 금속 패킹 링은 셀을 형성하도록 성형된다. 셀에는 개스킷 상의 증가된 부하가 충격을 흡수하도록 소정 압력 하의 불활성 가스가 충전될 수도 있다. 이 개스킷은 장점을 갖기도 하지만, 여전히 외피 개스킷과 관련하여 상기에 언급된 다수의 동일한 단점을 가질 수도 있다.

우에다 등의 일본 특허 출원 공개 제4-331876호에서, 미세 섬유로 처리(fibrillated)(팽창)되고 1.8 g/cc 이하의 밀도를 갖는 저밀도 다공성 PTFE를 포함하는 코어의 외주연부에 고밀도로 소결된 PTFE를 포함하는 외피가 덮힌 다른 외피(재킷) 개스킷이 제안되어 있다. 이 개스킷은 100% PTFE의 이익을 갖기 때문에 외부 외피의 핀홀 누설으로부터 발생하는 화학적인 침식을 경험하지 않지만, 개스킷이 그 설치 중에 자체 위에서 외부 외피 또는 재킷의 접힘이라는 전술된 문제점을 경험하여 누설을 발생시키는 개스킷의 주름부를 형성할 수 있다. 누설을 발생시킬 수 있는 주름부 또는 접힘부를 형성하는 순응성인 충전 재료로부터 분리하여 외피 재킷 전술된 문제점도 경험할 수 있다. 이 개스킷이 갖는 다른 문제점은개스킷의 내경부를 따라 외피 재킷과 내부 다공성 PTFE 코어 사이에 견고한 끼움 접촉부가 존재하지 않아 이 영역에서 지지부가 없이 외피 재킷을 방치하면 설치 동안 그리고 사용 중에 손상을 주기 쉽다는 것이다.

피톨랴에게 허여된 미국 특허 제4,900,629호에 언급된 바와 같이, 외피 개스킷과 관련된 문제점들 중 일부를 제거하려는 시도로, 마이크로버블이 충전된 균질한 PTFE 개스킷 처리 재료[즉, 유리 마이크로벌룬(glass microballoon)]가 개발되었다. 이 재료는 미국 뉴욕주 팔미라에 소재한 갈록, 인크.에 의해 제조된 갈록 스타일 3504 개스킷 처리에 설명된 바와 같이 PTFE 바인더에 압축성을 제공(25% 내지 35%)하기 위해 유리 마이크로벌룬을 사용하여, 다수의 구성 요소 개스킷에 의해 경험되는 단점이 없는 보다 변형 가능한 개스킷을 제공한다. 이 균질한 PTFE/마이크로벌룬 개스킷 처리 재료는 PTFE에 의해 제공되는 내약품성 및 향상된 온도 특성을 유지하면서 마이크로벌룬들의 합체로 인한 향상된 압축성 및 밀봉 특성을 나타낸다. 그러나, PTFE로의 마이크로벌룬의 첨가는 순수한 PTFE 개스킷 처리에 의해 제공되는 인장 강도 특성을 저하시킨다. 또한, 이 개스킷은 팽창 PTFE가 팽창되지 않은 PTFE보다 우수한 전술된 장점들 중 일부를 향유하지 못한다.

피톨랴에게 허여된 미국 특허 제4,900,629호에서, 충전되지 않은 PTFE 중심부를 방치하면서 개스킷의 표면층에서 보다 많은 마이크로벌룬을 로딩함으로써 균질한 PTFE/마이크로벌룬의 고유한 취약성을 극복하려는 시도가 있다. 마이크로벌룬 충전층은 각각 결과적인 개스킷 재료의 전체 두께의 20 내지 25%의 범위 내에 있도록 형성되고, PTFE 중심부는 전체 개스킷 두께의 50 내지 60%의 범위 내에 있도록 형성된다. 이 특허에서 설명된 바와 같이, 이들 비율은 외부 표면층이 각각 전체 개스킷 두께의 20% 미만이도록 형성되면 최종 복합 시트가 압축성을 잃고, 이들이 25%를 초과하도록 형성되면 크리프 내성 및 인장 강도가 최종 제품에서 희생되기 때문에 중요하다. 이 개스킷은 균질하게 로딩된 마이크로벌룬 개스킷보다 개선되었지만, 여전히 다수의 분야의 문제점들을 충분히 해결하지 못한다. 크리프 내성 및 인장 강도와 압축성을 교환하려는 시도가 여전히 남아 있다. 이 개스킷은 팽창되지 않은 PTFE에 비해 팽창 PTFE의 전술된 장점들 중 일부를 향유하지 못할 수도 있다.

외피와 관련된 2편 특성 문제점을 제거하려는 시도로, 워터랜드에게 허여된 미국 특허 제5,112,664에서, 코어로서의 합성 고무 개스킷과 고밀도 PTFE의 차폐 재료를 갖고 차폐 재료의 적어도 하나의 표면 상의 접착제가 코어 개스킷의 표면을 적어도 부분적으로 둘러싸며 부식성 환경에서 사용되는 단일 차폐식 개스킷 조립체가 제공된다. 이 개스킷은 2편 외피 개스킷으로부터 발생할 수 있는 주름부 및 접힘부가 없지만, 외피의 핀홀 누설로부터 발생하는 화학 약품 침식이라는 고유한 문제점이 있다.

외피 개스킷과 관련된 문제점을 제거하려는 다른 시도로, 유럽 특허 출원 공개 제EP 0 736 710 A1호에서, 밀봉된 유체와 직접 접촉하는 개스킷의 내부 부분의 표면층이 공극이 없도록 용융되어 응고된 층으로서 형성되는 위생 배관을 위한 다공성 PTFE를 포함하는 환형 개스킷이 제안되어 있다. 개스킷이 다공성 재료를 포함하지만, 개스킷의 내부 부분으로부터의 삼투성 누설이 개스킷의 내부 부분에 형성되는 공극이 없는 용융 응고층(pore-free fused solidified layer)에 의해 방지되는 것으로 기재되어 있다. 나아가, 용융 응고층은 개스킷의 내부 부분의 표면층 상에만 형성되기 때문에, 가요성 및 친화력 등의 다공성 PTFE의 고유한 특성은 유지되는 것으로 기재되어 있다. 이 개스킷은 순수한 PTFE 개스킷과 관련된 이익을 향유하지만, 소정의 응력 하에서 침투에 충분히 저항하는 강력한 공극이 없는 용융 응고층을 달성하기 곤란할 수도 있다. 또한, 유리로 라이닝 처리된 강철의 플랜지의 둥글게 처리된 볼록 특성 때문에, 다수의 경우에, 개스킷의 내부 부분에 형성되는 공극이 없는 용융 응고층과 플랜지가 개스킷과 접촉하는 곳 사이에 누설 경로가 존재한다. 이 누설 경로는 도20에 도시되어 있다. 이 도면은 상부면 및 저부면(94)의 일부 상에서 개스킷(91)과 접촉하는 둥글게 처리된 볼록 결합 에지(95)를 갖는 2개의 종래의 유리로 라이닝 처리된 강철 플랜지(96)의 개스킷 처리된 플랜지 조립체(90)의 측단면도이다. 개스킷(91)의 내경부(93)의 표면층만이 담긴 유체에 불침투성이면, 유체에 불침투성이 아닌 개스킷(91)의 노출 부분을 통한 누설 경로(92)가 있다는 것을 알 수 있다.

비교적 낮은 응력의 인가 시에 개구 특히 유리로 라이닝 처리된 강철 플랜지를 밀봉할 수 있는 단일이고 순응성이며 크리프 내성이 있고 고강도이며 내약품성인 개스킷을 제공하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 목적은 낮은 응력의 인가 시에만 실질적인 공기 불침투성 밀봉을 제공하는 단일의 팽창 PTFE 개스킷을 제공하는 것이다.

본 발명은 개스킷에 관한 것으로, 특히 기존의 개스킷에서 필요로 하는 것 보다 작은 응력 하에서 밀봉을 형성하는 개스킷에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 예시 실시예에 따른 개스킷의 평면도이다.

도2는 도1의 개스킷의 측단면도이다.

도3은 도2의 개스킷의 부분 분해 측단면도이다.

도4는 본 발명의 다른 예시 실시예에 따른 개스킷의 평면도이다.

도5는 도4의 개스킷의 측단면도이다.

도6은 도5의 개스킷의 부분 분해 측단면도이다.

도7은 본 발명의 다른 예시 실시예에 따른 개스킷의 평면도이다.

도8은 도7의 개스킷의 측단면도이다.

도9는 도8의 개스킷의 부분 분해 측단면도이다.

도10은 상표명이 고어-텍스 지알인 스타일 알 시트 개스킷 처리부로부터 절단된 개스킷의 측단면도이다.

도11은 본 발명의 다른 예시 실시예에 따른 개스킷의 측단면도이다.

도12는 본 발명의 다른 예시 실시예에 따른 개스킷의 측단면도이다.

도13은 본 발명의 다른 예시 실시예에 따른 개스킷의 측단면도이다.

도14는 본 발명의 예시 실시예에 대해 수행된 시험 결과의 그래프이다.

도15는 본 발명의 예시 실시예에 대해 수행된 시험 결과의 그래프이다.

도16은 본 발명의 예시 실시예의 밀봉성을 결정하는 데 사용되는 시험 고정물의 측단면도이다.

도17은 본 발명의 예시 실시예에 대한 공기 침투성을 측정하는 데 사용되는 시험 장치의 측단면도이다.

도18은 본 발명의 예시 실시예에 대해 수행된 시험 결과의 그래프이다.

도19는 종래의 외피 개스킷의 측단면도이다.

도20은 종래의 개스킷이 사이에 있는 2개의 종래의 유리로 라이닝 처리된 강철 플랜지의 측단면도이다.

도21은 본 발명의 예시 실시예에 대한 액체 침투성을 측정하는 데 사용되는 시험 장치의 측단면도이다.

본 발명은, 제1의 실질적인 공기 불침투성 외부층과 제2의 실질적인 공기 불침투성 외부층 사이에 배치되는 팽창 PTFE의 적어도 하나의 내부층과; 제1 및 제2의 실질적인 공기 불침투성 층들을 연결하는 실질적인 공기 불침투성 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷을 제공한다.

다른 태양에서, 본 발명은, 상부면, 저부면, 내측 에지, 외측 에지 및 축을 갖는 환형 링을 구비한 다층의 단일 개스킷에 있어서, 상부면 상에 배치되는 제1의 실질적인 공기 불침투성 층과; 저부면 상에 배치되는 제2의 실질적인 공기 불침투성 층과; 제1 및 제2의 실질적인 공기 불침투성 층들 사이에 배치되는 팽창 PTFE의 적어도 하나의 층과; 제1 및 제2의 실질적인 공기 불침투성 층들을 연결하는 실질적인 공기 불침투성 영역을 포함하며, 모든 층들은 실질적으로 축에 직각으로 배향되는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷을 제공한다.

다른 태양에서, 본 발명은, 내부 주변부, 외부 주변부, 상부면 및 저부면을 갖는 환형 개스킷에 있어서, 상부면 상의 제1의 공기 불침투성 상부층 및 저부면 상의 제1의 공기 불침투성 저부층을 갖는 내부 주변부에 인접하게 배치되는 팽창 PTFE의 제1 챔버와; 상부면 상의 제2의 공기 불침투성 상부층 및 저부면 상의 제2의 공기 불침투성 저부층을 갖는 외부 주변부에 인접하게 배치되는 팽창 PTFE의 제2 챔버와; 제1 및 제2 챔버들 사이에 배치되는 실질적인 공기 불침투성 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 환형 개스킷을 제공한다.

다른 태양에서, 본 발명은, 내부 주변부, 외부 주변부, 상부면 및 저부면을 갖는 환형 개스킷에 있어서, 상부면 상의 제1 상부 부분 및 저부면 상의 제1 저부부분을 갖는 내부 주변부에 인접하게 배치되는 팽창 PTFE의 제1 챔버와; 상부면 상의 제2 상부 부분 및 저부면 상의 제2 저부 부분을 갖는 외부 주변부에 인접하게 배치되는 팽창 PTFE의 제2 챔버와; 제1 및 제2 챔버들 사이에 배치되는 영역을 포함하며, 제1 상부 부분 및 제1 저부 부분은 제1 챔버의 팽창 PTFE보다 공기 침투성이 낮고, 제2 상부 부분 및 제2 저부 부분은 제2 챔버의 팽창 PTFE보다 공기 침투성이 낮으며, 영역은 제1 및 제2 챔버의 팽창 PTFE보다 공기 침투성이 낮은 것을 특징으로 하는 환형 개스킷을 제공한다. 다른 실시예에서, 영역은 내부 또는 외부 주변부 중 하나 상에 배치될 수도 있다.

여기에서는 첨부 도면과 연계하여 본 발명을 설명하기로 한다.

본 발명은 결합되거나 밀봉될 구성 요소에 대한 비교적 낮은 부하의 인가 시에 실질적인 공기 불침투성 밀봉을 제공하는 개선된 팽창 PTFE 개스킷을 제공한다. 여기에서 사용되는 "공기 불침투성"이란 재료를 통한 공기의 전달에 대한 저항을의미한다. 여기에서 사용되는 "저응력"이란 다공성 팽창 PTFE 개스킷을 완전히 고밀도화시키는 데 필요한 응력[20,700 ㎪(3000 psi) 미만]보다 낮은 응력을 의미한다. 다공성 팽창 PTFE 개스킷을 완전히 고밀도화시키는 데 대체로 적어도 약 20,700 ㎪(3000 psi)을 필요로 한다. 대부분의 저응력 분야에서는 대체로 약 10340 ㎪(1500 psi) 미만의 개스킷 응력을 인가하며, 일부의 저응력 분야에서는 약 2070 ㎪(300 psi) 미만의 개스킷 응력을 인가할 수도 있다.

본 발명의 예시적인 실시예가 도1에 도시되어 있다. 개스킷(10)은 환형 링의 형상으로 도시되어 있지만, 임의의 형상의 개스킷이 사용될 수도 있다. 개스킷(10)은 제1 챔버(11) 및 제2 챔버(12)를 갖는다. 제1 챔버(11)와 제2 챔버(12) 사이에는 실질적인 공기 불침투성 영역(13)이 있다.

도2에 도시된 바와 같이, 실질적인 공기 불침투성 영역(13)은 제1 챔버(11) 및 제2 챔버(12)의 두께와 비교할 때 감소된 두께를 갖는다. 실질적인 공기 불침투성 영역(13)은 제2 챔버로부터 제1 챔버를 분리하는 동시에 제1 챔버(11) 및 제2 챔버(12)를 연결하는 역할을 한다.

도2에 도시된 원형 부분의 확대도인 도3에 도시된 바와 같이, 제1 챔버(11) 및 제2 챔버(12)는 팽창 PTFE 층(15)의 상부면 및 저부면 상의 실질적인 공기 불침투성 층(14)들 사이에 개재된 팽창 PTFE의 내부층(15)을 포함한다. 실질적인 공기 불침투성 층(14)은 바람직하게는 고밀도화된 팽창 PTFE로 제조되어야 한다. 고밀도화된 팽창 PTFE는 그 팽창 특성이 높은 수준의 강도 및 크리프 내성을 제공하면서 최고 수준의 내약품성을 갖는다는 점에서 바람직하다. 실질적인 공기 불침투성층(1)은 실질적으로 복수개의 이러한 고밀도화된 팽창 PTFE 층을 포함할 수도 있다. 테트라플루오로에틸렌/헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌/(퍼플루오로알킬) 비닐 에테르 공중합체(PFA) 및 얇은(skived) PTFE를 포함하는 실질적인 공기 불침투성 다른 재료가 사용될 수도 있다. 선택적으로, 공기 불침투성 층(14)은 탄성 중합체, 플루오르 탄성 중합체, 퍼플루오르 탄성 중합체, 또는 퍼플루오로폴리에테르 실리콘 탄성 중합체가 함침되는 팽창 PTFE로 제조될 수도 있다.

개별 개스킷의 공기 불침투성 층(14)을 형성하기 위해 동일한 재료 및 동일한 재료 두께를 사용하는 것이 대체로 바람직하지만, 2개의 상이한 재료 및/또는 재료 두께가 개스킷의 공기 불침투성 층(14)에 바람직한 분야가 존재할 수도 있다.

팽창 PTFE 층(15)은 팽창 PTFE의 복수개의 개별층을 포함할 수도 있다. 실질적인 공기 불침투성 영역(13)은 FEP, PFA 및 얇은 PTFE 등의 실질적인 공기 불침투성 임의의 재료를 포함할 수도 있지만, 바람직하게는 고밀도화된 팽창 PTFE이어야 한다. 대신에, 실질적인 공기 불침투성 재료는 탄성 중합체, 플루오르 탄성 중합체, 퍼플루오르 탄성 중합체, 또는 퍼플루오로폴리에테르 실리콘 탄성 중합체 등의 충전재 등이 함침되는 팽창 PTFE로 제조될 수도 있다. 일반적으로, 사용되는 소정 형태의 탄성 중합체 또는 사용되는 다른 형태의 불침투성 코팅 또는 충전재가 내약품성이 높을수록, 개스킷이 효과적인 밀봉 해결책을 제공할 수 있는 분야는 많아진다.

사용 시에, 개스킷(10)에는 실질적으로 개스킷의 축(이는 도1에 도시된 바와같이 지면에 수직인 방향)을 따라 개스킷의 양측 상의 결합 플랜지(도시되지 않음)에 의한 응력의 인가가 적용된다. 이 응력의 인가 시에, 팽창 PTFE 층(15)은 어느 정도 압축되어, 팽창 PTFE 층(15)의 공극을 감소시킨다. 실질적인 공기 불침투성 층(14)은 바람직하게는 실질적인 공기 불침투성 층(14)에 의해 덮인 개스킷(10)의 표면이 이들이 결합하는 플랜지 표면의 임의의 불규칙 부분에 순응할 수 있도록 얇아야 한다. 1 ㎜ 이하인 두께의 실질적인 공기 불침투성 층(14)이 유용할 수 있지만, 0.5 ㎜ 이하의 두께가 대체로 훨씬 더 유용하고, 0.15 ㎜의 두께가 대체로 바람직하다. 매우 높은 수준의 순응성이 요구되는 일부의 분야에서, 0.1 ㎜, 0.05 ㎜ 및 심지어 0.025 ㎜이하의 두께가 바람직하다. 일반적으로, 실질적인 공기 불침투성 층(14)이 두꺼울수록, 층의 불침투성이 강해진다. 실질적인 공기 불침투성 층(14)이 얇을수록, 개스킷의 순응성에 영향을 적게 준다. 이 순응성은 개스킷과 사용되는 팽창 PTFE 층(15)의 특징이다. 또한, 실질적인 공기 불침투성 층(14)은 파이프의 내부로부터 이들이 개스킷(10) 주위에서 누설할 수도 있는 플랜지의 표면까지의 유체의 전달에 대한 불침투성 장벽을 형성하는 역할을 한다. 본 발명의 개스킷은 낮은 응력이 존재하는 분야에 사용되기 때문에, 팽창 PTFE 층(15)은 대체로 완전히 압축되지는 않는다. 따라서, 대체로 팽창 PTFE 층(15)에는 다소의 다공성이 있다. 이와 같이, 밀봉된 파이프 내에 담긴 유체가 도3에 도시된 화살표의 방향으로 팽창 PTFE 층(15)을 통해 침투하는 것이 가능하다.

그러나, 실질적인 공기 불침투성 영역(13)은 외부 환경으로의 이 유체의 탈출을 방지한다. 특히, 유체는 제1 챔버(11)의 팽창 PTFE 층(15)으로 침투할 수도있지만, 실질적인 공기 불침투성 영역(13)에 의해 제2 챔버(12) 내로 침투하는 것이 차단된다. 이 방식으로, 누설 방지 밀봉이 제공된다.

실질적인 공기 불침투성 층(14) 및 실질적인 공기 불침투성 영역(13)은 대체로 다수의 용매와 같은 매우 낮은 표면 장력 액체 등의 액체를 포함하는 유체에 실질적으로 불침투성이라는 것을 인식하여야 한다.

본 발명의 장점은 제1 챔버(11)의 팽창 PTFE 층(15) 내로의 유체의 이동 시에 그리고 실질적인 공기 불침투성 영역(13)에 의한 추가의 유체 침투의 후속 차단 시에, 제1 챔버에 "잡힌" 유체가 실질적인 공기 불침투성 층(14)에 대해 외향력을 인가하는 것이다. 이 현상은 플랜지의 표면에 대해 추가적으로 순응하고 실질적인 공기 불침투성 층(14)을 밀봉하는 것을 도와, 개스킷(10)에 의한 밀봉을 개선시킨다. 이론에 의해 제한되지 않으면, 제2 챔버(12)는 실질적인 공기 불침투성 영역(13)의 파열을 방지하는 것을 돕는 실질적인 공기 불침투성 영역(13) 뒤에서 저항력을 제공하는 것을 돕는 것으로 믿어진다.

개스킷(10)은 바람직하게는 공기 불침투성 제1 층(14)을 형성하도록 맨드럴 상에 고밀도화된 ePTFE의 하나 이상의 층을 감싸는 단계와, 팽창 PTFE 층(15)을 형성하도록 공기 불침투성 층(14)의 주위에 팽창 PTFE의 하나 이상의(바람직하게는 상당히 다수인) 층을 감싸는 단계와, 제2의 실질적인 공기 불침투성(외부) 층(14)을 형성하도록 팽창 PTFE 층(15)의 주위에 실질적인 공기 불침투성 하나 이상의 층을 감싸는 단계에 의해 제조되어야 한다. 상이한 층을 단일 본체로 용융시키도록 감싸진 튜브/맨드럴 조립체를 가열한 후, 감싸진 튜브가 냉각된 다음에 길이 방향으로 절단되어 시트의 형태로 평평하게 놓인다. 다음에, 시트는 원하는 크기의 환형 링으로 스탬핑될 수도 있다. 다음에, 각각의 링에는 실질적인 공기 불침투성 영역(13)을 형성하도록 환형 링의 불연속 부분을 압축하기 위해 예컨대 2개의 금속 튜브들 사이에서 압축 처리가 적용된다.

팽창 PTFE 층(15)으로의 양호한 결합을 얻기 위해 공기 불침투성 층(14)을 형성하도록 맨드럴 상에 감싸기 위해 소결되지 않은 고밀도화된 팽창 PTFE 층을 사용하는 것이 대체로 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예가 도4 내지 도6에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 개스킷(20)은 그 내주연부 상에 배치되는 실질적인 공기 불침투성 영역(13)을 구비한 단일 챔버(21)를 포함한다. 챔버(21)는 제1 실시예와 연계하여 논의된 챔버(11, 12)의 구성과 유사하게 실질적인 공기 불침투성 층(14)의 외부층들에 의해 개재된 팽창 PTFE의 내부층(15)으로 형성된다. 이 실시예는 다수의 제약 분야와 같이 개스킷 내로의 유체의 진입이 바람직하지 못한 분야에서 대체로 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예가 도7 내지 도9에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 개스킷(30)은 그 외주연부 상에 배치되는 실질적인 공기 불침투성 영역(13)을 구비한 단일 챔버(31)를 포함한다. 이전의 실시예와 같이, 챔버(31)는 바람직하게는 실질적인 공기 불침투성 층(14)들에 의해 개재된 팽창 PTFE의 층(15)으로 제조되어야 한다.

어떤 분야에서, 보다 많은 챔버가 형성되도록 실질적인 공기 불침투성 하나이상의 영역(13)을 갖는 것이 유리할 수도 있다는 것도 인식하여야 한다. 이들 추가의 불침투성 영역(13)은 도1 내지 도9로부터의 전술된 실시예의 조합으로부터 형성될 수 있거나, 내경부와 외경부 사이에 포함되는 하나 이상의 공기 불침투성 영역(13)으로부터 형성될 수 있다. 이들은 하나 이상의 불침투성 영역(13)이 내경부와 외경부 사이에 있는 상태로 내경부 및/또는 외경부 상에 불침투성 영역(13)을 포함할 수도 있다. 이와 같이, 공기 불침투성 영역(13)의 개수 및 위치에 따라, 개스킷 내에 2개 이상의 챔버가 존재할 수도 있다. 다수개의 챔버의 하나의 이익은 개스킷 상의 증가된 부하가 완충될 수도 있다는 점에서 개스킷의 폐쇄 부분이 공기 완충 효과를 제공할 수 있다는 것이다. 하나 이상의 공기 불침투성 영역(13)을 갖는 다른 이익은 개스킷을 통한 누설 경로를 형성하기 위해 횡단되어야 하는 공기 불침투성 영역(13)이 다수라는 것이다.

종래의 외피 개스킷을 넘는 본 발명의 분명한 추가적인 장점은 실질적으로 불침투성인 층(14)들까지의 내부층(15)과 실질적인 공기 불침투성 영역(13) 사이에 발생되는 견고한 접촉이라는 것도 이해하여야 한다. 내부층(15)과 실질적으로 불침투성인 영역(13) 사이의 이 견고한 접촉을 갖는 것은 특히 중요하다. 이 견고한 접촉은 누설을 발생시킬 수 있는 재킷의 작은 주름부 및 접힘부의 형성에 관한 외피 개스킷과 관련된 전술된 문제점을 방지한다. 견고한 접촉은 설치 중의 그리고 사용 중의 손상에 덜 민감하게 하는 실질적인 공기 불침투성 영역(13)에 대한 지지를 제공할 수도 있다. 도19에서, 전형적인 외피 개스킷을 나타내고 특히 이전에 언급된 우에다 등의 일본 특허 출원 공개 제4-331876호에 개시된 재킷형 개스킷을나타내는 개스킷이 도시되어 있다. 이 개스킷(80)은 재킷 또는 덮개(82)와 코어(83) 사이에 자유 공간(81)을 갖는다. 이 자유 공간(견고한 접촉이 없음)은 상술된 이유로 인해 분야에 따라 개스킷에 불리할 수 있다.

예

이제, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니라 본 발명을 설명하는 이하의 예들과 연계하여 본 발명을 기술하기로 한다. 예들에서, 다음 시험 방법들이 사용되었다.

예 1

본 발명의 환형 개스킷은 다음의 방식으로 제조되었다. 접착-형성 기술(paste-forming technique)을 통해 미세 분말 PTFE 수지로부터 제조된 연속 팽창 PTFE 시트가 고어에게 허여된 미국 특허 제4,187,390호에 개시된 바와 같은 미세 다공성 팽창 PTFE 시트를 형성하도록 서로에 대향하여 90°방향(길이 방향 및 횡단 방향)으로 팽창되어 얻어졌다. 다음에, 약 0.015 ㎜의 두께를 갖는 이 시트는 완전한 밀도의 다공성이 아닌 팽창 PTFE 시트 내로 미세 다공성 팽창 PTFE 시트를 압축하도록 고정된 간극으로 2개의 롤러들 사이에서 롤링되었다. 이 다공성이 아닌 시트는 약 0.005 ㎜의 최종 두께 및 약 1270 ㎜의 최종 폭을 갖는다. 이 완전한 밀도의 시트의 5개의 층이 584 ㎜ 직경의 맨드럴 주위에 감싸진다.

접착-형성 기술을 통해 연속의 미세 분말 PTFE 수지로부터 제조된 제2 연속 팽창 PTFE 시트가 고어에게 허여된 미국 특허 제4,187,390호에 개시된 바와 같은 미세 다공성 팽창 PTFE 시트를 형성하도록 서로에 대향하여 90°방향(길이 방향 및횡단 방향)으로 팽창되어 얻어졌다. 다음에, 대략 1600 ㎜의 폭 및 0.038 ㎜의 두께로 측정된 이 제2 미세 다공성 팽창 PTFE 시트의 100개의 층이 이전에 감싸진 완전한 밀도의 팽창 PTFE 시트를 덮는 맨드럴 상에 감싸진다.

다음에, 다공성이 아닌 제1 팽창 PTFE 시트의 5개 이상의 층이 미세 다공성 팽창 PTFE 시트를 덮는 맨드럴 상으로 다시 감싸진다. 다음에, 미세 다공성 팽창 PTFE 층은 상승된 온도에서 자체 상에 재수축하려는 이 재료의 특성에 저항하기 위해 맨드럴의 양단부에 고정되었다. 다음에, 모든 층들은 층들을 서로 결합시키기 위해 대략 45분 동안 370℃의 오븐에서 맨드럴에 고정된 상태로 소결되었다. 냉각 후에, PTFE 재료는 시트의 형태로 맨드럴로부터 길이 방향으로 절단되었다.

다음에, 89 ㎜의 내경 및 135 ㎜의 외경을 갖는 환형 링 형상이 시트로부터 절단되었고, 완전한 밀도의 PTFE의 실질적인 공기 불침투성 층(14)들 사이에서 실질적인 공기 불침투성 영역(13)을 형성하도록 선택적으로 압축되었다. 실질적인 공기 불침투성 영역(13)은 104.8 ㎜의 내경 및 108.0 ㎜의 외경을 갖는 환형 다이들 사이에서 개스킷을 압축함으로써 이 예의 환형 개스킷에 형성되었다. 다이는 200℃까지 가열되었고, 약 51.7 ㎫(7500 psi)의 압력이 인가되었다. 이 압력 인가는 대략 15초 동안 유지되었다.

이 예의 실질적인 공기 불침투성 층(14)들은 모두 0.025 ㎜(0.001 in.)의 두께인 것으로 측정되었다. 이 개스킷은 89 ㎜의 내경, 135 ㎜의 외경 및 3.0 ㎜의 총 두께를 갖는 환형 링 개스킷이다. 압축된 공기 불침투성 영역(13)은 104.8 ㎜의 내경 및 108.0 ㎜의 외경을 갖는다. 이는 도1 내지 도3에 도시된 본 발명의 개스킷의 하나의 실시예(version)이다.

비교예 2

돌란에게 허여된 미국 특허 제5,879,789에 개시되어 있고 미국 델라웨어주 뉴어크에 소재한 더블유.엘. 고어 & 어소시에이트, 인크로부터 구매 가능한 3.2 ㎜(0.125 in.) 두께의 상표명이 고어-텍스 지알인 스타일 알 시트 개스킷 처리부가 얻어졌다. 도10은 순응성 미세 다공성 팽창 PTFE 재료의 외부층(41)과, 각각의 외부층(41)에 부착되는 완전한 밀도의 팽창 PTFE 재료의 강성 내부층(43)과, 각각의 강성 내부층(43) 사이에 부착되는 순응성 미세 다공성 팽창 PTFE 재료의 중심층(42)을 포함하는 환형 링 개스킷(40)의 단면을 도시하고 있다.

환형 개스킷은 89 ㎜의 내경 및 135 ㎜의 외경을 갖고, 두께가 3.2 ㎜이다.

예 3

도1 내지 도3 도시된 구조의 본 발명에 따른 다른 환형 개스킷이 제조되었다. 우선, 비교 실시예 2에 기재된 3.2 ㎜(0.125 in.) 두께의 상표명이 고어-텍스 지알인 스타일 알 시트 개스킷 처리부가 얻어졌다. 외부의 순응성 미세 다공성 팽창 PTFE 층(41)은 새로운 외부층으로서 PTFE의 강성 내부층(43)을 노출시킨 시트 재료로부터 수동으로 벗겨냈다. 상표명이 고어-텍스 지알인 스타일 알 시트 개스킷 처리부의 강성 내부층(43)은 약 2.2 g/cc의 완전한 밀도를 갖는 고밀도화된 팽창 PTFE 재료를 포함하고, 0.15 ㎜(0.006 in.)의 두께를 갖는다.

다음에, 89 ㎜의 내경 및 135 ㎜의 외경을 갖는 환형 링 형상이 벗겨진 시트로부터 절단되었고, 완전한 밀도의 PTFE의 실질적인 공기 불침투성 층(14)들 사이에서 실질적인 공기 불침투성 영역(13)을 형성하도록 선택적으로 압축되었다. 실질적인 공기 불침투성 영역(13)은 104.8 ㎜의 내경 및 108.0 ㎜의 외경을 갖는 환형 다이들 사이에서 개스킷을 압축함으로써 이 예의 환형 개스킷에 형성되었다. 다이는 200℃까지 가열되었고, 약 51.7 ㎫(7500 psi)의 압력이 인가되었다. 이 압력 인가는 대략 15초 동안 유지되었다.

환형 개스킷은 89 ㎜의 내경, 135 ㎜의 외경 및 3.0 ㎜의 두께를 갖는 환형 링 개스킷이다. 압축된 공기 불침투성 영역(13)은 104.8 ㎜의 내경 및 108.0 ㎜의 외경을 갖는다.

예 4

본 발명에 따른 개스킷이 예 1과 유사한 방식으로 제조되었다. 예 1에서 제조된 동일한 완전한 밀도의 다공성이 아닌 팽창 PTFE 시트는 실질적인 공기 불침투성 층(14)을 형성하는 데 사용되었고, 예 1에서 제조된 동일한 미세 다공성 팽창 PTFE 시트는 순응성 미세 다공성 내부층(15)을 형성하는 데 사용되었다.

우선, 다공성이 아닌 팽창 PTFE 시트의 2개의 층이 584 ㎜ 직경의 맨드럴 주위에 감싸진다. 다음에, 미세 다공성 팽창 PTFE 시트의 100개의 층이 맨드럴 상에 감싸진다. 다음에, 다공성이 아닌 팽창 PTFE 시트의 2개 이상의 층이 맨드럴 주위에 감싸진다. 미세 다공성 층은 맨드럴의 양단부에 고정되었고, 동일한 가열 절차가 층들을 서로 결합시키기 위해 예 1에서와 같이 사용되었다. 냉각 후에, PTFE 재료는 시트의 형태로 맨드럴로부터 길이 방향으로 절단되었다.

다음에, 89 ㎜의 내경 및 135 ㎜의 외경을 갖는 환형 링 형상이 시트로부터 절단되었고, 완전한 밀도의 PTFE의 실질적인 공기 불침투성 층(14)들 사이에서 실질적인 공기 불침투성 영역(13)을 형성하도록 선택적으로 압축되었다. 실질적인 공기 불침투성 영역(13)은 104.8 ㎜의 내경 및 108.0 ㎜의 외경을 갖는 환형 다이들 사이에서 개스킷을 압축함으로써 형성되었다. 다이는 200℃까지 가열되었고, 약 51.7 ㎫(7500 psi)의 압력이 인가되었다. 이 압력 인가는 대략 15초 동안 유지되었다.

이 예의 실질적인 공기 불침투성 층(14)들은 모두 0.01 ㎜(0.0004 in.)의 두께인 것으로 측정되었다. 이 개스킷은 89 ㎜의 내경, 135 ㎜의 외경 및 3.0 ㎜의 총 두께를 갖는 환형 링 개스킷이다. 압축된 공기 불침투성 영역(13)은 104.8 ㎜의 내경 및 108.0 ㎜의 외경을 갖는다. 이는 도1 내지 도3에 도시된 본 발명의 개스킷의 다른 실시예이다.

예 5

도4 내지 도6에 도시된 구성의 본 발명에 따른 환형 개스킷이 예 3과 유사한 방식으로 제조되었다. 순응성 미세 다공성 팽창 PTFE의 내부층을 구비한 완전한 밀도의 팽창 PTFE의 외부층을 갖는 벗겨진 시트가 예 3에서와 같이 제조되었다. 다음에, 환형 링 형상이 104.8 ㎜의 내경 및 160 ㎜의 외경을 갖는 벗겨진 시트로부터 절단되었다. 다음에, 공기 불침투성 영역(13)이 개스킷의 내경과 동일한 104.8 ㎜의 내경 및 108.0 ㎜의 외경을 갖는 환형 다이들 사이에서 링 개스킷을 압축함으로써 형성되었다. 다이는 200℃까지 가열되었고, 약 51.7 ㎫(7500 psi)의 압력이 인가되었다. 이 압력 인가는 대략 15초 동안 유지되었다.

최종 환형 개스킷은 104.8 ㎜의 내경, 160 ㎜의 외경 및 3.0 ㎜의 총 두께를 갖는다. 압축된 공기 불침투성 영역은 104.8 ㎜의 내경 및 108.0 ㎜의 외경을 갖는다. 공기 불침투성 층(14)은 0.15 ㎜(0.006 in.)의 두께를 갖는다.

예 6

도11에 도시된 이 실시예는 환형 링 개스킷의 형태로 절단된 순응성 미세 다공성 팽창 PTFE 재료에 실질적인 공기 불침투성 코팅이 코팅되는 본 발명의 추가적인 실시예를 증명한다.

우선, 더블유.엘. 고어 & 어소시에이트, 인크로부터 구매 가능한 3.2 ㎜(0.125 in.) 두께의 상표명이 고어-텍스 지알인 스타일 알 시트 개스킷 처리부가 얻어졌다. 86 ㎜의 내경 및 133 ㎜의 외경을 갖는 환형 링이 시트로부터 절단되었다. 다음에, 환형 링에는 다음의 방식으로 신-에추 케미컬 캄파니, 리미티드로부터 구매 가능한 상표명이 시펠 610인 퍼플루오로폴리에테르가 코팅되었다. 환형 링은 5분 동안 탄성 중합체의 조 내로 침지되어, 탄성 중합체가 상표명이 고어-텍스 지알인 스타일 알 시트 개스킷 처리부의 표면 공극 내로 흡수되게 한다. 5분 동안의 침지 직후에, 과도한 탄성 중합체는 환형 링의 표면으로부터 긁어내었다.다음에, 코팅된 환형 링은 4시간 동안 175℃의 오븐에서 경화되어, 최종 환형 링 개스킷(50)으로 제조되었다.

이 예에서, 공기 불침투성 층(14) 및 공기 불침투성 영역(13)은 미세 다공성 팽창 PTFE의 공극 내로 흡수되는 탄성 중합체로부터 형성되었다. 팽창 PTFE 내부층(15)은 탄성 중합체가 흡수되지 않은 팽창 PTFE 부분이다. 공기 불침투성 영역(13)은 개스킷(50)의 내경 및 외경 모두에 있다. 공기 불침투성 층(14) 및 공기 불침투성 영역(13)은 두께가 약 0.13 ㎜이다.

예 7

본 발명에 따른 환형 개스킷이 예 1과 유사한 방식으로 제조되었다. 예 1에서 제조된 동일한 완전한 밀도의 다공성이 아닌 팽창 PTFE 시트는 실질적인 공기 불침투성 층(14)을 형성하는 데 사용되었고, 예 1에서 제조된 동일한 미세 다공성 팽창 PTFE 시트는 순응성 미세 다공성 내부층(15)을 형성하는 데 사용되었다.

우선, 다공성이 아닌 팽창 PTFE 시트의 10개의 층이 584 ㎜ 직경의 맨드럴 주위에 감싸진다. 다음에, 미세 다공성 팽창 PTFE 시트의 100개의 층이 맨드럴 상에 감싸진다. 다음에, 다공성이 아닌 팽창 PTFE 시트의 10개 이상의 층이 맨드럴 주위에 감싸진다. 미세 다공성 층은 맨드럴의 양단부에 고정되었고, 동일한 가열 절차가 층들을 서로 결합시키기 위해 예 1에서와 같이 사용되었다. 냉각 후에, PTFE 재료는 시트의 형태로 맨드럴로부터 길이 방향으로 절단되었다.

다음에, 89 ㎜의 내경 및 135 ㎜의 외경을 갖는 환형 링 형상이 시트로부터절단되었고, 완전한 밀도의 PTFE의 실질적인 공기 불침투성 층(14)들 사이에서 실질적인 공기 불침투성 영역(13)을 형성하도록 선택적으로 압축되었다. 실질적인 공기 불침투성 영역(13)은 104.8 ㎜의 내경 및 108.0 ㎜의 외경을 갖는 환형 다이들 사이에서 개스킷을 압축함으로써 형성되었다. 다이는 200℃까지 가열되었고, 약 51.7 ㎫(7500 psi)의 압력이 인가되었다. 이 압력 인가는 대략 15초 동안 유지되었다.

이 예의 실질적인 공기 불침투성 층(14)들은 모두 0.05 ㎜(0.002 in.)의 두께인 것으로 측정되었다. 이 개스킷은 89 ㎜의 내경, 135 ㎜의 외경 및 3.0 ㎜의 총 두께를 갖는 환형 링 개스킷이다. 압축된 공기 불침투성 영역(13)은 104.8 ㎜의 내경 및 108.0 ㎜의 외경을 갖는다. 이는 도1 내지 도3에 도시된 본 발명의 개스킷의 다른 실시예이다.

예 8

도7 내지 도9에 도시된 구성의 본 발명에 따른 환형 개스킷이 예 3과 유사한 방식으로 제조되었다. 순응성 미세 다공성 팽창 PTFE의 내부층을 구비한 완전한 밀도의 팽창 PTFE의 외부층을 갖는 벗겨진 시트가 예 3에서와 같이 제조되었다. 다음에, 환형 링 형상이 60 ㎜의 내경 및 108 ㎜의 외경을 갖는 벗겨진 시트로부터 절단되었다. 다음에, 공기 불침투성 영역(13)이 개스킷의 외경과 동일한 108.0 ㎜의 외경 및 104.8 ㎜의 내경을 갖는 환형 다이들 사이에서 링 개스킷을 압축함으로써 형성되었다. 다이는 200℃까지 가열되었고, 약 51.7 ㎫(7500 psi)의 압력이 인가되었다. 이 압력 인가는 대략 15초 동안 유지되었다.

최종 환형 개스킷은 60 ㎜의 내경, 108 ㎜의 외경 및 3.0 ㎜의 총 두께를 갖는다. 압축된 공기 불침투성 영역은 104.8 ㎜의 내경 및 108.0 ㎜의 외경을 갖는다. 공기 불침투성 층(14)은 0.15 ㎜(0.006 in.)의 두께를 갖는다.

비교예 9

더블유.엘. 고어 & 어소시에이트, 인크로부터 구매 가능한 3.2 ㎜(0.125 in.) 두께의 상표명이 고어-텍스 지알인 시트 개스킷 처리부의 미세 다공성 팽창 PTFE 시트가 얻어졌다. 환형 링 개스킷이 시트로부터 절단되었다. 환형 링 개스킷은 60.8 ㎜의 내경 및 107 ㎜의 외경을 갖고, 두께가 3.2 ㎜이다.

예 10

도4 내지 도6에 도시된 구성의 본 발명에 따른 환형 개스킷이 예 3과 유사한 방식으로 제조되었다. 순응성 미세 다공성 팽창 PTFE의 내부층을 구비한 완전한 밀도의 팽창 PTFE의 외부층을 갖는 벗겨진 시트가 예 3에서와 같이 제조되었다. 다음에, 환형 링 형상이 60.8 ㎜의 내경 및 107 ㎜의 외경을 갖는 벗겨진 시트로부터 절단되었다. 다음에, 공기 불침투성 영역(13)이 개스킷의 내경과 동일한 60.8 ㎜의 내경 및 64.0 ㎜의 외경을 갖는 환형 다이들 사이에서 링 개스킷을 압축함으로써 형성되었다. 다이는 200℃까지 가열되었고, 약 51.7 ㎫(7500 psi)의 압력이 인가되었다. 이 압력 인가는 대략 15초 동안 유지되었다.

환형 개스킷은 60.8 ㎜의 내경, 107 ㎜의 외경 및 3.0 ㎜의 총 두께를 갖는다. 압축된 공기 불침투성 영역(13)은 60.8 ㎜의 내경 및 64.0 ㎜의 외경을 갖는다. 공기 불침투성 층(14)은 0.15 ㎜(0.006 in.)의 두께를 갖는다.

예 11

도1 내지 도3에 도시된 구성의 본 발명에 따른 환형 개스킷이 예 3과 유사한 방식으로 제조되었다. 순응성 미세 다공성 팽창 PTFE의 내부층을 구비한 완전한 밀도의 팽창 PTFE의 외부층을 갖는 벗겨진 시트가 예 3에서와 같이 제조되었다. 다음에, 환형 링 형상이 60.8 ㎜의 내경 및 107 ㎜의 외경을 갖는 벗겨진 시트로부터 절단되었다. 다음에, 공기 불침투성 영역(13)이 81.5 ㎜의 내경 및 84.7 ㎜의 외경을 갖는 환형 다이들 사이에서 링 개스킷을 압축함으로써 완전한 밀도의 팽창 PTFE의 실질적인 공기 불침투성 층(14)들 사이에 형성되었다. 다이는 200℃까지 가열되었고, 약 51.7 ㎫(7500 psi)의 압력이 인가되었다. 이 압력 인가는 대략 15초 동안 유지되었다.

환형 개스킷은 60.8 ㎜의 내경, 107 ㎜의 외경 및 3.0 ㎜의 총 두께를 갖는다. 압축된 공기 불침투성 영역(13)은 81.5 ㎜의 내경 및 84.7 ㎜의 외경을 갖는다. 공기 불침투성 층(14)은 0.15 ㎜(0.006 in.)의 두께를 갖는다.

예 12

도13에 도시된 구조의 본 발명에 따른 환형 개스킷이 다음의 방식으로 제조되었다. 우선, 순응성 미세 다공성 팽창 PTFE의 내부층을 구비한 완전한 밀도의 팽창 PTFE의 외부층을 갖는 벗겨진 시트가 예 3에서와 같이 제조되었다. 다음에, 환형 링 형상이 벗겨진 시트로부터 절단되었다. 예 6에서와 같이, 환형 링은 5분 동안 상표명이 시펠 610인 퍼플루오로폴리에테르 실리콘 탄성 중합체의 조 내로 침지되었다. 5분 동안의 침지 직후에, 과도한 탄성 중합체는 환형 링의 표면으로부터 긁어내었다. 다음에, 코팅된 환형 링은 4시간 동안 175℃의 오븐에서 경화되어, 최종 개스킷(60)으로 제조되었다.

이 예에서, 공기 불침투성 영역(13)은 미세 다공성 팽창 PTFE 내부층(15)의 공극 내로 흡수되는 탄성 중합체로부터 형성되었다. 공기 불침투성 영역(13)은 개스킷의 내경 및 외경 모두에 있다. 완전한 밀도의 팽창 PTFE 외부층의 다공성이 아닌 특성으로 인해, 탄성 중합체는 이들 외부층 내로 흡수될 수 없었다. 이와 같이, 공기 불침투성 층(14)은 완전한 밀도의 팽창 PTFE 외부층으로부터 형성되었지만, 공기 불침투성 영역(13)은 경화된 탄성 중합체/팽창 PTFE 복합체로부터 형성되었다.

예 13

도12에 도시된 구조의 본 발명에 따른 환형 개스킷이 다음의 방식으로 제조되었다. 우선, 순응성 미세 다공성 팽창 PTFE의 내부층을 구비한 완전한 밀도의 팽창 PTFE의 외부층을 갖는 벗겨진 시트가 예 3에서와 같이 제조되었다. 다음에, 환형 링 형상이 벗겨진 시트로부터 절단되었다. 다음에, 환형 링은 매끄러운 표면상에 놓이고, 환형 링의 내경부가 탄성 중합체에 노출되며 외경부가 탄성 중합체에 노출되지 않도록 상표명이 시펠 610인 퍼플루오로폴리에테르 실리콘 탄성 중합체가 환형 링의 내경에 의해 경계가 형성된 공동을 충전하도록 부어졌다. 5분 동안의 흡수 직후에, 과도한 탄성 중합체는 환형 링의 표면으로부터 긁어내었다. 다음에, 코팅된 환형 링은 4시간 동안 175℃의 오븐에서 경화되어, 최종 개스킷(60)으로 제조되었다.

이 예에서, 공기 불침투성 영역(13)은 미세 다공성 팽창 PTFE 내부층(15)의 공극 내로 흡수되는 탄성 중합체로부터 형성되었다. 공기 불침투성 영역(13)은 외경부가 탄성 중합체에 노출되지 않기 때문에 개스킷의 내경에만 있다. 완전한 밀도의 팽창 PTFE 외부층의 다공성이 아닌 특성으로 인해, 탄성 중합체는 이들 외부층 내로 흡수될 수 없었다. 이와 같이, 공기 불침투성 층(14)은 완전한 밀도의 팽창 PTFE 외부층으로부터 형성되었지만, 공기 불침투성 영역(13)은 경화된 탄성 중합체/팽창 PTFE 복합체로부터 형성되었다.

비교예 14

우선, 더블유.엘. 고어 & 어소시에이트, 인크로부터 구매 가능한 3.2 ㎜(0.125 in.) 두께의 상표명이 고어-텍스 지알인 시트 개스킷 처리부의 미세 다공성 팽창 PTFE 시트가 얻어졌다. 환형 링 개스킷이 시트로부터 절단되었다. 환형 링 개스킷은 89 ㎜의 내경 및 135 ㎜의 외경을 갖고, 두께가 3.2 ㎜이다.

비교예 15

비교 개스킷은 다음과 같은 방식으로 제조되었다. 우선, 비교예 2에 기재된 3.2 ㎜(0.125 in.) 두께의 상표명이 고어-텍스 지알인 스타일 알 시트 개스킷 처리부의 상용 시트가 얻어졌다. 외부의 순응성 미세 다공성 팽창 PTFE 층(41)은 새로운 외부층으로서 PTFE의 강성 내부층(43)을 노출시킨 시트 재료로부터 수동으로 벗겨냈다. 상표명이 고어-텍스 지알인 스타일 알 시트 개스킷 처리부의 강성 내부층(43)은 약 2.2 g/cc의 완전한 밀도를 갖는 고밀도화된 팽창 PTFE 재료를 포함하고, 0.15 ㎜(0.006 in.)의 두께를 갖고, 실질적인 공기 불침투성이다.

89 ㎜의 내경 및 135 ㎜의 외경을 갖는 환형 링 형상의 개스킷이 벗겨진 시트로부터 절단되었다.

이 개스킷은 실질적인 공기 불침투성 층(14)을 갖지만, 실질적인 공기 불침투성 영역(13)을 갖지 않는다.

비교예 16

우선, 더블유.엘. 고어 & 어소시에이트, 인크로부터 구매 가능한 3.2 ㎜(0.125 in.) 두께의 상표명이 고어-텍스 지알인 시트 개스킷 처리부의 미세 다공성 팽창 PTFE 시트가 얻어졌다. 89 ㎜의 내경 및 135 ㎜의 외경을 갖는 환형 링이 벗겨진 시트로부터 절단되었다. 실질적인 공기 불침투성 영역(13)이 104.8 ㎜의 내경 및 108.0 ㎜의 외경을 갖는 환형 다이들 사이에서 개스킷을 압축함으로써 형성되었다. 다이는 200℃까지 가열되었고, 약 51.7 ㎫(7500 psi)의 압력이 인가되었다. 이 압력 인가는 대략 15초 동안 유지되었다.

환형 링 개스킷은 89 ㎜의 내경, 135 ㎜의 외경 및 3.2 ㎜의 총 두께를 갖는다. 압축된 공기 불침투성 영역(13)은 104.8 ㎜의 내경 및 108.0 ㎜의 외경을 갖는다. 이 개스킷은 실질적인 공기 불침투성 영역(13)을 갖지만, 실질적인 공기 불침투성 층(14)을 갖지 않는다.

예 17

미국 펜실베이니어주 필라델피아에 소재한 플루오로플라스틱스로부터 구매 가능한 완전한 밀도의 얇은 PTFE(0.051 ㎜의 두께, 610 ㎜의 폭)의 롤이 얻어졌다. 단일층의 이 시트가 168 ㎜ 직경의 스테인리스강 맨드럴의 주위에 감싸진다. 0.038 ㎜의 두께로 측정된 예 1에서 제조된 제2 미세 다공성 팽창 PTFE 시트의 100개의 층이 이전에 감싸진 얇은 PTFE 시트를 덮는 맨드럴 상에 감싸진다. 0.051 ㎜ 두께의 얇은 PTFE의 층이 멤브레인의 층 주위에 감싸진다. 미세 다공성 팽창 PTFE 멤브레인의 40개의 추가층이 가열 사이클 중에 필름을 접촉되게 유지하도록 얇은 PTFE 필름층의 상부 상에 감싸진다. 다음에, 미세 다공성 팽창 PTFE 층은 상승된 온도에서 자체 상에 재수축하려는 이 재료의 특성에 저항하기 위해 맨드럴의 양단부에 고정되었다.

감싸진 맨드럴은 전기 공기 오븐에 놓여진 다음에, 오븐은 2시간에 걸쳐 365℃의 온도까지 가열되었다. 가열 사이클의 전반 1시간 중에, 오븐은 설정 온도까지 상승되었다. 오븐은 후반 1시간 동안 설정 온도에 있었다. 가열 사이클의 완료 시에, 적층은 실온까지 냉각되고, 강철 맨드럴 없이 절단되었다. 다음에, 필름을 접촉되게 유지하는 데 사용된 미세 다공성 팽창 PTFE 멤브레인의 추가의 40개의 층은 결합된 시트로부터 벗겨져 제거되었다. 얇은 PTFE 필름은 팽창 PTFE에 대한 적절한 부착을 증명하였다.

다음에, 89 ㎜의 내경 및 135 ㎜의 외경을 갖는 환형 링 형상이 결합된 시트로부터 절단되었고, 완전한 밀도의 얇은 PTFE의 실질적인 공기 불침투성 층(14)들 사이에서 실질적인 공기 불침투성 영역(13)을 형성하도록 선택적으로 압축되었다. 실질적인 공기 불침투성 영역(13)은 104.8 ㎜의 내경 및 108.0 ㎜의 외경을 갖는 환형 다이들 사이에서 개스킷을 압축함으로써 이 예의 환형 개스킷에 형성되었다. 다이는 200℃까지 가열되었고, 약 51.7 ㎫(7500 psi)의 압력이 인가되었다. 이 압력 인가는 대략 15초 동안 유지되었다.

예 18

예 17로부터의 얇은 PTFE(0.051 ㎜의 두께, 610 ㎜의 폭)의 단일층이 168 ㎜ 직경의 스테인리스강 맨드럴의 주위에 감싸진다. 이 층은 맨드럴로부터 개스킷 재료의 제거를 위한 해제 라이너로서 역할을 한다. 부품 번호 50엘피의 457 ㎜의 폭을 갖는 고성능 PFA 필름으로 미국 델라웨어주 윌밍턴에 소재한 이.아이. 듀 퐁 드 네모아즈, 인크.로부터 구매 가능한 0.051 ㎜ 두께의 PFA 필름의 3개의 층이 얇은 PTFE 층 주위에 감싸진다. 다음에, 0.038 ㎜의 두께로 측정된 예 1에서 제조된 제2 미세 다공성 팽창 PTFE 시트의 100개의 층이 이전에 감싸진 얇은 PFA 시트를 덮는 맨드럴 상에 감싸진다. 다음에, 0.051 ㎜ 두께의 얇은 PFA 필름의 3개의 층이 미세 다공성 팽창 PTFE 멤브레인의 상부 상에 감싸진다. 0.051 ㎜ 두께의 얇은 PTFE의 층이 PFA 층 주위에 감싸진다. 미세 다공성 팽창 PTFE 멤브레인의 40개의 추가층이 가열 사이클 중에 필름을 접촉되게 유지하도록 얇은 PTFE 필름층의 상부 상에 감싸진다. 다음에, 미세 다공성 팽창 PTFE 층은 상승된 온도에서 자체 상에 재수축하려는 이 재료의 특성에 저항하기 위해 맨드럴의 양단부에 고정되었다.

감싸진 맨드럴은 전기 공기 오븐에 놓여진 다음에, 오븐은 2시간에 걸쳐 365℃의 온도까지 가열되었다. 가열 사이클의 전반 1시간 중에, 오븐은 설정 온도까지 상승되었다. 오븐은 후반 1시간 동안 설정 온도에 있었다. 가열 사이클의 완료 시에, 적층은 실온까지 냉각되고, 강철 맨드럴 없이 절단되었다. 다음에, 필름을 접촉되게 유지하는 데 사용된 미세 다공성 팽창 PTFE 멤브레인의 추가의 40개의 층은 결합된 시트로부터 벗겨져 제거되었다. 이제, 결합된 시트는 미세 다공성 팽창 PTFE 층의 내부층을 구비한 외부 PFA 필름층을 포함한다.

다음에, 89 ㎜의 내경 및 135 ㎜의 외경을 갖는 환형 링 형상이 결합된 시트로부터 절단되었고, 완전한 밀도의 얇은 PFA의 실질적인 공기 불침투성 층(14)들사이에서 실질적인 공기 불침투성 영역(13)을 형성하도록 선택적으로 압축되었다. 실질적인 공기 불침투성 영역(13)은 104.8 ㎜의 내경 및 108.0 ㎜의 외경을 갖는 환형 다이들 사이에서 개스킷을 압축함으로써 이 예의 환형 개스킷에 형성되었다. 다이는 200℃까지 가열되었고, 약 51.7 ㎫(7500 psi)의 압력이 인가되었다. 이 압력 인가는 대략 15초 동안 유지되었다.

이 예의 실질적인 공기 불침투성 층(14)들은 모두 0.15 ㎜(0.006 in.)의 두께인 것으로 측정되었다. 이 개스킷은 89 ㎜의 내경, 135 ㎜의 외경 및 3.0 ㎜의 총 두께를 갖는 환형 링 개스킷이다. 압축된 공기 불침투성 영역(13)은 104.8 ㎜의 내경 및 108.0 ㎜의 외경을 갖는다. 이는 도1 내지 도3에 도시된 본 발명의 개스킷의 다른 실시예이다.

비교예 19

더블유.엘. 고어 & 어소시에이트, 인크로부터 구매 가능한 3.2 ㎜(0.125 in.) 두께의 상표명이 고어-텍스 지알인 시트 개스킷 처리부의 미세 다공성 팽창 PTFE 시트가 얻어졌다. 환형 링 개스킷이 시트로부터 절단되었다. 환형 링 개스킷은 89 ㎜의 내경 및 132 ㎜의 외경을 갖고, 두께가 3.2 ㎜이다.

예 20

도11에 도시된 구조의 본 발명에 따른 환형 개스킷은 예 6의 개스킷과 동일한 방식으로 제조되었다. 유일한 차이점은 미세 다공성 팽창 PTFE 시트로부터 절단된 환형 링이 89 ㎜의 내경 및 132 ㎜의 외경을 갖는다는 것이다.

환형 개스킷은 89 ㎜의 내경 및 132 ㎜의 외경을 갖고, 두께가 3.2 ㎜이다.

예 21

다음에, 89 ㎜의 내경 및 132 ㎜의 외경을 갖는 환형 링 형상이 시트로부터절단되었고, 완전한 밀도의 PTFE의 실질적인 공기 불침투성 층(14)들 사이에서 실질적인 공기 불침투성 영역(13)을 형성하도록 선택적으로 압축되었다. 실질적인 공기 불침투성 영역(13)은 89.0 ㎜의 환형 링의 내경과 동일한 내경 및 93.2 ㎜의 외경을 갖는 환형 다이들 사이에서 개스킷을 압축함으로써 형성되었다. 다이는 200℃까지 가열되었고, 약 51.7 ㎫(7500 psi)의 압력이 인가되었다. 이 압력 인가는 대략 15초 동안 유지되었다.

이 예의 실질적인 공기 불침투성 층(14)들은 모두 0.01 ㎜(0.0004 in.)의 두께인 것으로 측정되었다. 이 개스킷은 89 ㎜의 내경, 132 ㎜의 외경 및 3.0 ㎜의 총 두께를 갖는 환형 링 개스킷이다. 압축된 공기 불침투성 영역(13)은 89.0 ㎜의 내경 및 93.2 ㎜의 외경을 갖는다. 이는 도1 내지 도3에 도시된 본 발명의 개스킷의 다른 실시예이다.

밀봉성 시험 1

밀봉성은 6 ℓ/hr 정도로 높고 0.3 ㎖/hr 정도로 낮은 정확한 누설 속도 측정하는 데 적당한 ASTM F37-95 시험 방법 B에 약술된 절차 및 장비에 따라 수행되는 누설 속도 시험에 의해 결정되었다. 개스킷 응력은 10.3 ㎫(1500 psi)로 선택되었다. 시험 유체는 0.62 ㎫(90 psi)의 공기이다. 개스킷은 RMS 32의 표면 마감(surface finish)이 실온에서 유지되는 상태의 2개의 매끄러운 강철 프레스 플래튼들 사이에서 선택된 압축 응력이 인가되었다. 다음에, 개스킷에는 프레스 플래튼들 사이에서 압축되는 환형 개스킷의 중심 내로 유입되는 0.62 ㎫의 내부 공기압이 적용되었다. 다음에, 시험 조립체 내의 공기압은 밸브를 폐쇄함으로써 주위 환경으로부터 고립되었다. 누설 속도는 소정 시간에 걸쳐 개스킷 시험 고정물로부터의 라인 상류에 위치되는 압력계 유체의 높이 변화에 의해 결정되었다. 압력계의 변화는 내부 공기압의 손실을 발생시키는 주위 환경으로의 개스킷을 통한 공기 누설로 인한 것이었다. 압력계 기록은 아래의 식을 사용하여 누설 속도로 변환되었다:

여기에서: LR은 누설 속도(㎖/hr).

MR은 압력계 기록(in.).

2.54는 압력계 기록을 (in.)로부터 (㎝)로 변환시키기 위한 상수.

A는 압력계 튜브 내부의 단면적(㎠).

T는 시간(분).

60은 시간을 (분)으로부터 (시간)으로 변환시키기 위한 상수.

SG는 압력계 유체의 비중.

압력계의 선형 눈금(linear scale)은 사용되는 유체의 비중과 조화되어야 한다. 이 시험에서, 압력계 눈금은 0.827 비중의 유체에 대해 보정되었다. 사용된 유체는 미국 뉴멕시코주 앨버커키에 소재한 다이나텍 프런티어 코포레이션으로부터 구매 가능한 R827 오일(비중 0.827)이다. 사용된 압력계는 0.635 ㎝(0.25 in.)의 내부 튜브 직경을 갖는다. 압력계 기록은 5분, 10분 및 15분에 취해졌다.

상기 밀봉성 시험은 아래의 표 1에 도시된 결과로써 예 1, 예 3, 예 4, 예 5, 예 6 및 예 7의 본 발명의 실시예 대 비교예 2, 비교예 14, 비교예 15 및 비교예 16에 대해 수행되었다. 이들 결과는 도14에 그래프로 도시되어 있다. 그래프는 본 발명의 개스킷의 상이한 구조를 나타내는 모든 예가 모든 비교예보다 훨씬 낮은 누설 속도를 갖는다는 것을 보여준다.

비교예 14 및 비교예 2는 상용 팽창 PTFE 개스킷을 나타낸다. 비교예 14는 미세 다공성 팽창 PTFE이다. 비교예 2는 완전한 밀도의 팽창 PTFE의 2개의 강성 내부층(14)이 내부에 있는 상태의 미세 다공성 팽창 PTFE이다. 비교예 15는 비교예 2의 미세 다공성 외부층을 벗겨냄으로써 형성되는 완전한 밀도의 PTFE의 외부층을 구비한 미세 다공성 PTFE 개스킷이다. 이와 같이, 비교예 15는 실질적인 공기 불침투성 층(14)을 갖지만, 실질적인 공기 불침투성 영역(13)을 갖지 않는다. 이와 같이, 비교예 2의 상용 개스킷 이상으로 비교예 15의 누설 속도의 상당한 개선이 없었다. 그러나, 예 3 및 예 5는 비교예 15와 동일한 공기 불침투성 층(14)을 갖는다. 비교예 15와 본 발명의 예 3 및 예 5의 개스킷 사이의 차이점은 예 3 및 예 5가 실질적인 공기 불침투성 층(14)을 보완하는 실질적인 공기 불침투성 영역(13)을 갖는다는 것이다. 이와 같이, 실질적인 공기 불침투성 영역(13)이 없으면, 비교예 15의 개스킷은 공기 불침투성 층(14)의 잠재적인 밀봉 이익을 향유하지 못했다는 것을 알 수 있다.

한편, 비교예 16은 실질적인 공기 불침투성 영역(13)을 구비한 미세 다공성 팽창 PTFE 개스킷이지만, 실질적인 공기 불침투성 층(14)을 갖지 않는다. 이 개스킷도 사용 개스킷을 넘는 상당한 개선을 나타내지 못했다. 실질적인 공기 불침투성 영역(13)이 있지만, 실질적인 공기 불침투성 영역(13)을 보완하는 실질적인 공기 불침투성 층(14)이 없기 때문에 미세 다공성 팽창 PTFE를 통한 누설을 위한 자유 통로가 존재한다. 이와 같이, 실질적인 공기 불침투성 층(14)이 없으면, 개스킷은 공기 불침투성 영역(13)의 잠재적인 밀봉 이익을 향유하지 못했다는 것을 알 수 있다.

본 발명의 예 1, 예 3, 예 4 및 예 7의 개스킷을 관찰하면, 누설 속도는 완전한 밀도의 ePTFE의 실질적인 공기 불침투성 층(14)의 두께 증가에 따라 감소되었다는 것을 도14에서 알 수 있다. 본 발명의 예 1, 예 3, 예 4 및 예 7의 개스킷을 서로 비교하면, 이들은 모두 실질적인 공기 불침투성 영역(13)과 동일한 위치와 함께 그와 동일한 내경 및 외경 치수를 갖는다. 실질적인 공기 불침투성 층(14)은 모두 완전한 밀도의 팽창 PTFE이다. 이들 사이의 차이점은 실질적인 공기 불침투성 층(14)의 두께 수준이고, 실질적인 공기 불침투성 두꺼운 층(14)은 실질적인 공기 불침투성 얇은 층(14)보다 공기 불침투성이 높다.

이 결론은 평균 누설 속도가 실질적인 공기 불침투성 완전한 밀도의 팽창 PTFE 층(14)의 두께에 대해 작도된 도15에 추가로 도시되어 있다. 평균 누설 속도는 5분, 10분 및 15분에 계산된 누설 속도의 평균으로부터 계산되었고, 표 1에 포함되어 있다. 도15의 그래프 데이터는 예 1, 예 3, 예 4 및 예 7로부터 나온 것이다.

[표 1]

밀봉성 시험 2

이 밀봉성 시험은 개스킷 응력이 10.3 ㎫(1500 psi) 대신에 6.9 ㎫(1000 psi)로 선택되었다는 것을 제외하면 상기 밀봉성 시험 1과 완전히 동일하게 수행되었다. 시험 유체는 0.62 ㎫(90 psi)의 공기이다. 이 시험에서, 압력계 기록은 60분까지로 상이한 개스킷에 대해 다양한 시간 간격에 취해졌다.

상기 밀봉성 시험은 아래의 표 2에 도시된 결과로써 예 3, 예 5 및 예 8에 대해 수행되었다. 이들 결과는 도18에 그래프로 도시되어 있다. 이 시험은 개스킷이 동일한 두께의 완전한 밀도의 ePTFE의 실질적으로 공기 침투성인 층(14)을 갖는 도1 내지 도9에 도시된 상이한 본 발명의 구조를 비교하기 위해 수행되었다. 시험되는 개스킷들의 차이점은 공기 불침투성 영역(13)의 위치이다.

가장 낮은 누설 속도(가장 우수한 성능)는 도1 내지 도3에 도시된 본 발명의 실시예를 나타내는 예 3에 의해 달성되었다는 것을 그래프로부터 알 수 있다. 이개스킷은 그 내경부와 외경부 사이에 위치되는 공기 불침투성 영역을 갖는다. 이 실시예의 장점은 제1 챔버(11)의 팽창 PTFE 층(15) 내로의 유체의 이동 시에 그리고 실질적인 공기 불침투성 영역(13)에 의한 추가적인 유체 침투의 후속 차단 시에, 제1 챔버(11)에 "잡힌" 유체가 실질적인 공기 불침투성 층(14)에 대해 외향력을 인가하는 것으로 믿어진다. 이 현상은 플랜지의 표면에 대해 추가적으로 순응하고 실질적인 공기 불침투성 층(14)을 밀봉하는 것을 도와, 개스킷(10)에 의한 밀봉을 개선시키는 것으로 믿어진다. 이론에 의해 제한되지 않으면, 제2 챔버(12)는 실질적인 공기 불침투성 영역(13)의 파열을 방지하는 것을 돕는 실질적인 공기 불침투성 영역(13) 뒤에서 저항력을 제공하는 것을 돕는 것으로 믿어진다.

두번째로 낮은 누설 속도는 도4 내지 도6에 도시된 본 발명의 개스킷을 나타내는 예 5에 의해 달성되었다. 이 개스킷은 그 내경부에 위치되는 실질적인 공기 불침투성 영역(13)을 갖는다. 세번째로 낮은 누설 속도는 도7 내지 도9에 도시된 본 발명의 개스킷을 나타내는 예 8에 의해 달성되었다. 이 개스킷은 그 외경부에 위치되는 실질적인 공기 불침투성 영역(13)을 갖는다.

[표 2]

밀봉성 시험 3(기포 누설 시험)

당업계에서 "기포 누설 시험"으로 알려져 있고 비눗물을 사용하여 개스킷 처리된 배관 플랜지로부터의 공기 누설을 검사하는 단계를 포함하는 다른 종류의 밀봉성 시험이 수행되었다. 이 시험을 수행하는 데 사용되는 기포 시험 고정물의 단면도가 도16에 도시되어 있다. 기포 시험 결과는 아래의 표 3에 도시되어 있다. 시험 고정물(100)은 4개의 5/8 in.의 볼트(102)로 서로 조여진 RMS 32의 표면 마감을 갖는 한 세트의 2 in.×150 lbs 급의 블라인드 스틸 플랜지(101)(blind steel flange)를 포함한다. 플랜지(101)들 중 하나에서, 공기 입구 연결 수단이 시험된 개스킷의 내경부로부터 조립체를 가압하게 부착될 수 있도록 포트(103)가 천공된다. 이 시험에서, 시험될 개스킷(104)은 시험 고정물(100)의 플랜지(101)들 사이에 놓였다. 윤활유가 칠해진 볼트(102)는 원하는 토크 수준까지 3개의 고르게 분할된 증분 단계로 교차 형태의 패턴(12:00-6:00-3:00-9:00 등)으로 조여졌다. 다음의 식이 토크 수준을 개스킷 응력으로 전환하는 데 사용되었다.

토크(ft-lbs)=Fp*K*D/12

여기에서: Fp는 각각의 볼트에 의해 인가된 힘(lbs).

K는 너트 인자(0.2로 가정).

D는 볼트의 직경(in.).

개스킷 응력(psi)=Fp*볼트의 개수/개스킷의 접촉 면적(in²)

이 개스킷 응력(psi)은 다음 식을 사용하여 (㎫) 단위로 추가로 변환될 수 있다.

개스킷 응력(㎫) = 개스킷 응력(psi)*0.00689476

제1 수준의 개스킷 응력 (250 psi) 또는 (1.72 ㎫)에 도달하고 10분 후에,조여진 개스킷/플랜지 조립체는 제1 일정 공기압 (30 psi) 또는 (0.21 ㎫)로 가압되었다. 다음에, 개스킷/플랜지 조립체는 비눗물 용액으로 분무되었다. 다음에, 개스킷/플랜지 조립체는 공기 누설을 지시하는 개스킷(104)의 외경부를 따라 비눗물에서 보이는 기포가 시각적으로 검사되었다. 누설이 존재하면, 개스킷(104)의 주위 및/또는 이를 통해 통과하는 공기의 전달을 지시하는 비눗물 기포가 나타날 것이다. 공기 기포의 존재 여부가 결정된 후, 내부 공기압은 다음 수준 (60 psi) 또는 (0.41 ㎫)까지 증가되었다. 다시, 이 압력 수준에서 공기 기포의 존재 여부가 결정된 후, 내부 압력은 최종 수준 (90 psi) 또는 (0.62 ㎫)까지 증가되었다. 여기에서, 다시 공기 기포의 존재 여부가 결정되었다. 다음에, 내부 공기압은 해제되었다.

다음에, 교차 형태의 패턴으로 이전에 수행된 바와 같이 3개의 고르게 분할된 증분으로 플랜지/개스킷 조립체는 다음 수준[(500 psi) 또는 (3.45 ㎫)]으로 조여졌다. 다음에, 기포 시험은 각각의 내부 공기압 수준에 대해 상기 설명된 바와 같이 수행되었는데, 유일한 차이점은 10분의 대기 대신에 제1 내부 공기압 수준을 인가하기 전에 15분의 대기가 있었다는 것이다.

이 절차는 15분의 대기 시간을 사용하여 표 3에 도시된 각각의 응력 수준에 대해 반복되었다.

이 기포 시험은 비교예 9, 예 10 및 예 11로부터의 개스킷에 대해 수행되었다. 결과는 표 3에 도시되어 있다. 시험 결과는 본 발명의 개스킷에 대한 임의의 시험 조건에서 공기 기포의 부존재에 의해 증명된 바와 같이 비교예 9로부터의 상표명 고어-텍스 지알 시트로 개스킷 처리한 개스킷에 의해 대표되는 종래의 미세 다공성 팽창 PTFE 개스킷의 밀봉성 이상으로 본 발명의 예 10 및 예 11로부터의 개스킷의 개선된 밀봉성을 증명하고 있다. 종래의 미세 다공성 팽창 PTFE 개스킷은 모든 시험된 조건에서 누설을 지시하는 기포를 나타내었다. 시험의 경계 조건을 살펴보면, 종래의 개스킷은 최소한의 요구 시험 조건[1500 psi(10.34 ㎫)의 개스킷 응력에서 30 psi (0.21 ㎫) 내부 압력]에서 누설을 나타내었고, 본 발명의 개스킷은 최대한의 요구 시험 조건[단지 250 psi(1.72 ㎫)의 개스킷 응력에서 90 psi (0.62 ㎫) 내부 압력]에서 누설을 나타내지 않았다. 이는 종래의 미세 다공성 팽창 PTFE 개스킷을 넘는 낮은 개스킷 응력에서 밀봉성의 상당한 개선을 증명한다.

[표 3]

공기 침투성 시험 4

다양한 필름 또는 시트 재료의 공기 침투성 수준, 즉 공기 불침투성 수준을 측정하는 수단으로서, 50 cc의 전체적인 내부 공기 체적을 갖는 시험 고정물이 구성되었다. 이 공기 불침투성 시험 고정물은 도17에 도시되어 있다. 공기 침투성 시험 고정물(120)은 3.81 ㎝(1.5 in.) 직경의 위생 플랜지 페룰(121)을 사용하여 제조되었다. 페룰(121)은 5.2 ㎝의 길이로 절단되어 스테인리스강 기부(122)에 용접되었다. 구멍(123)은 가압식 공기원 및 압력 측정기로의 연결을 위해 기부를 통해 천공되었다. 시험 고정물(120)의 모든 구성 요소는 1/8 in. 배관 및 압축 끼움부를 사용하여 연결되었다. 디지털 압력계(124)(미국 오하이오주 클리블랜드에 소재한 메리암 인스트루먼트로부터 구매 가능한 350 스마트 마노미터)가 압력을 정확하게 측정하는 데 사용되었다. 조절식 공기 공급부가 적절한 시작 압력까지 시험 고정물을 가압하는 데 사용되었다. 원하는 내부 압력을 달성하면 압축 끼움부에 연결된 차단 밸브(126)가 시험 고정물에 대한 공기 유동을 차단하는 데 사용되었다. 시험 고정물(120)의 전체적인 내부 공기 체적은 차단 밸브(126)와 플랜지 페룰(121)의 내부 사이의 끼움부 및 배관 섹션과 관련되는 체적을 포함하는 고정물(120)의 내부 공기 체적에 기초하였다. 총 고정물 체적(챔버 + 배관 및 끼움부의 체적)은 50 ㎤(± 0.5 cc)로 계산되었다.

필름 또는 시트 샘플(127)을 시험하기 위해, 샘플(127)은 5.1 ㎜(2.0 in.)의 직경을 갖는 원으로 절단되었다. 필름(127)은 위생 플랜지 페룰(121)의 개구 위에 놓여졌다. 부품 번호 40MP-ES150으로 미국 뉴저지주 앤도버에 소재한 러버팹 몰드 & 개스킷 캄파니로부터 구매 가능한 EPDM 고무에 의해 주변 주위에 경계가 형성된 40의 메시 크기를 갖는 스테인리스강 스크린을 갖는 3.81 ㎝(1.5 in.) 직경의 스크린식 EPDM 개스킷(128)이 시험 중에 시험 필름(127)이 팽창 및/또는 파열되는 것을방지하기 위해 지지부로서 역할을 하도록 시험 샘플(127)의 상부 상에 놓여졌다. 3.81 ㎝(1.5 in.)의 짧은 용접 위생 플랜지 페룰(129)이 스크린식 EPDM 개스킷(128)의 상부에 놓여졌고, 위생 플랜지 클램프(125)가 소정 위치 내로 조여져, 플랜지 페룰(121), 필름 샘플(127), 스크린식 EPDM 개스킷(128) 및 짧은 용접 위생 플랜지 페룰(129) 사이에 밀봉을 형성시킨다. 밸브(126)에 연결된 조절식 공기 공급부는 시험 고정물(120)의 초기 내부 압력을 형성하는 데 사용되었다. 고정물(120)은 50.0 ㎪의 압력까지 가압되었고, 밸브(126)는 폐쇄되었다. 스톱워치가 필름 시험 샘플(127)을 통한 공기 침투의 결과로서 50.0 ㎪로부터 10.0 ㎪로 강하하는 데 시험 고정물(120) 내의 압력에 필요로 하는 시간을 측정하는 데 사용되었다. 높은 불침투성 필름 샘플(내부 고정물 압력이 50.0 ㎪로부터 10.0 ㎪로 강하하는 데 10분보다 긴 시간을 필요로 하는 곳)에 대해, 압력은 10분 후에 기록되었다. 아래의 표 4는 다양한 필름 형태의 샘플에 대해 상기된 시험 절차를 사용한 공기 불침투성 결과를 보여준다. 3개의 시험 샘플이 만들어져 각각의 필름 형태의 샘플에 대해 시험되었다. 다음의 필름 형태의 샘플이 시험되었다.

필름 형태 샘플 A - 0.01 ㎜ (0.0004 in.) 두께의 다공성이 아닌(완전한 밀도) 팽창 PTFE 필름은 예 4의 맨드럴로부터 절단된 시트로부터 다공성이 아닌 팽창 PTFE 외부층들 중 하나를 벗겨냄으로써 제조되었다. 5.1 ㎜의 직경을 갖는 3개의 원이 시험 샘플을 제조하기 위해 이 필름으로부터 절단되었다.

필름 형태 샘플 B - 0.025 ㎜ (0.001 in.) 두께의 다공성이 아닌(완전한 밀도) 팽창 PTFE 필름은 예 1의 맨드럴로부터 절단된 시트로부터 다공성이 아닌 팽창PTFE 외부층들 중 하나를 벗겨냄으로써 제조되었다. 5.1 ㎜의 직경을 갖는 3개의 원이 시험 샘플을 제조하기 위해 이 필름으로부터 절단되었다.

필름 형태 샘플 C - 0.05 ㎜ (0.002 in.) 두께의 다공성이 아닌(완전한 밀도) 팽창 PTFE 필름은 예 7의 맨드럴로부터 절단된 시트로부터 다공성이 아닌 팽창 PTFE 외부층들 중 하나를 벗겨냄으로써 제조되었다. 5.1 ㎜의 직경을 갖는 3개의 원이 시험 샘플을 제조하기 위해 이 필름으로부터 절단되었다.

필름 형태 샘플 D - 0.15 ㎜ (0.006 in.) 두께의 다공성이 아닌(완전한 밀도) 팽창 PTFE 필름은 예 3에서 발생된 이전의 벗겨진 시트로부터 고밀도화된 팽창 PTFE 외부층들 중 하나를 벗겨냄으로써 제조되었다. 5.1 ㎜의 직경을 갖는 3개의 원이 시험 샘플을 제조하기 위해 이 필름으로부터 절단되었다.

필름 형태 샘플 E - 0.051 ㎜ 두께의 얇은 PTFE는 예 17로부터 상용의 얇은 PTFE로부터 나온 것이다. 5.1 ㎜의 직경을 갖는 3개의 원이 시험 샘플을 제조하기 위해 이 필름으로부터 절단되었다.

필름 형태 샘플 F - 0.051 ㎜ 두께의 PFA 필름은 예 18로부터 상용의 PFA로부터 나온 것이다. 5.1 ㎜의 직경을 갖는 3개의 원이 시험 샘플을 제조하기 위해 이 필름으로부터 절단되었다.

필름 형태 샘플 G - 0.013 ㎜ 두께의 PFA 필름은 부품 번호 50엘피 고성능 PFA 필름으로 미국 델라웨어주 윌밍턴에 소재한 이.아이. 듀 퐁 드 네모아즈, 인크.로부터 얻어졌고 이로부터 구매 가능하다. 5.1 ㎜의 직경을 갖는 3개의 원이 시험 샘플을 제조하기 위해 이 필름으로부터 절단되었다.

필름 형태 샘플 H - 0.038 ㎜ 두께의 미세 다공성 팽창 PTFE 필름은 예 1에서 제조된 제2 연속 미세 다공성 팽창 PTFE 시트로부터 나온 것이다. 5.1 ㎜의 직경을 갖는 3개의 원이 시험 샘플을 제조하기 위해 이 필름으로부터 절단되었다.

필름 형태 샘플 I - 3.2 ㎜ 두께의 상표명이 고어-텍스인 지알 시트는 비교예 14로부터 상용의 상표명이 고어-텍스인 지알 시트 개스킷 처리부로부터 나온 것이다. 5.1 ㎜의 직경을 갖는 3개의 원이 시험 샘플을 제조하기 위해 이 필름 또는 시트로부터 절단되었다.

필름 형태 샘플 J - 1.0 ㎜ 두께의 상표명이 고어-텍스인 지알 시트는 더블유.엘. 고어 & 어소시에이트, 인크로부터 얻어졌고 이로부터 구매 가능하다. 이는 미세 다공성 팽창 PTFE 시트 개스킷 처리 재료이다. 5.1 ㎜의 직경을 갖는 3개의 원이 시험 샘플을 제조하기 위해 이 필름 또는 시트로부터 절단되었다.

필름 형태 샘플 K - 2.3 ㎜ 두께의 미세 다공성 팽창 PTFE 필름은 예 3의 이전의 벗겨진 시트로부터 외부의 완전한 밀도의 팽창 PTFE 층을 벗겨냄으로써 제조되었다. 이와 같이, 상표명이 고어-텍스 지알인 스타일 알 시트 개스킷 처리부로부터 남은 유일한 부분은 순응성 미세 다공성 팽창 PTFE 재료의 중심층(42)이다. 5.1 ㎜의 직경을 갖는 3개의 원이 시험 샘플을 제조하기 위해 이 미세 다공성 팽창 PTFE 재료로부터 절단되었다.

필름 형태 샘플 L - 3.0 ㎜ 두께의 미세 다공성 팽창 PTFE 필름은 예 1의 맨드럴로부터 절단된 시트로부터 외부의 완전한 밀도의 PTFE 층을 벗겨내어 내부의 미세 다공성 팽창 PTFE 층을 남김으로써 제조되었다. 5.1 ㎜의 직경을 갖는 3개의원이 시험 샘플을 제조하기 위해 이 미세 다공성 팽창 PTFE 필름(층)으로부터 절단되었다.

[표 4]

시험 결과를 관찰하면, 실질적인 공기 불침투성 층(14)에 대한 본 발명의 예에 사용된 모든 표시된 재료는 미세 다공성 팽창 PTFE 내부층(15)을 표시하는 데 사용되는 재료보다 공기 불침투성 것을 알 수 있다. 이는 미세 다공성 팽창 PTFE 내부층(15)을 표시하는 필름 형태의 샘플에 비해 실질적인 공기 불침투성 층(14)을표시하는 필름 형태의 샘플을 50.0 ㎪로부터 10.0 ㎪로 강하시키는 데 걸리는 시간이 길기 때문에 명백하다. 필름 형태 샘플 A 내지 G는 실질적인 공기 불침투성 층(14)으로서 본 발명의 예에 사용된 상이한 재료를 나타낸다. 필름 형태 샘플 K 및 L은 미세 다공성 팽창 PTFE 내부층(15)으로서 본 발명의 예에 사용된 상이한 재료를 나타낸다. 필름 형태 샘플 H는 본 발명의 예들 중 일부의 미세 다공성 팽창 PTFE 내부층(15)을 형성하는 데 사용된 미세 다공성 팽창 PTFE 필름의 단일층을 나타낸다. 필름 형태 샘플 I 및 J는 상용의 미세 다공성 팽창 PTFE 시트 개스킷 처리부를 나타낸다.

압력 수준이 강하되는 데 걸리는 시간이 길다는 것으로부터 명백한 바와 같이, 두께 수준에 의해 차별화되는 유사한 재료의 그룹 내에서, 재료가 두꺼울수록 공기 불침투성이 양호해진다는 것을 이 결과로부터 알 수 있다. 필름 형태 샘플 A, B, C 및 D의 유사하게 고밀도화된 팽창 PTFE 재료의 상이한 수준의 두께를 비교하면, 재료의 증가된 수준의 두께는 증가된 수준의 공기 불침투성을 나타내었다. 필름 형태 샘플 H, I, J 및 K의 유사한 미세 다공성 팽창 PTFE 재료의 상이한 수준의 두께를 비교하면, 다시 한번 재료가 두꺼울수록 공기 불침투성이 양호해진다. 두께 수준이 유사한 재료의 차이점을 나타내지 않는 유일한 경우는 600초(10분) 후에 공기 압력이 50 ㎪로부터 48.8 내지 49.9 ㎪로 강하되기만 하였다는 점에서 모두 극히 공기 불침투성 필름 형태 F 및 G의 PFA 필름 샘플이다.

실질적인 공기 불침투성 층(14)으로서 본 발명의 예에 사용된 재료를 나타내는 필름 형태 샘플(필름 형태 샘플 A 내지 F)은 모두 미세 다공성 팽창 PTFE 내부층(15)으로서 사용된 재료를 나타내는 필름 형태 샘플(필름 형태 샘플 K 및 L)보다 훨씬 얇다는 것을 이 결과로부터 알 수 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 최종 개스킷의 순응성을 향상시키기 위해 비교적 낮은 수준의 두께에서 높은 공기 불침투성 재료를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 이와 같이, 완전한 밀도의 팽창 PTFE, PFA 필름 및 얇은 PTFE는 모두 실질적인 공기 불침투성 층(14)으로서 효과적으로 사용될 수 있다는 것이 증명된다.

밀봉성 시험 1로부터의 결과 및 이 시험으로부터의 결과를 조합함으로써, 6.9초 이상의 이 시험의 결과를 갖는 재료는 공기 불침투성 층(14)으로서 유용할 수 있다는 것이 추가로 증명되었다. 30초를 초과하는 이 시험의 결과를 갖는 재료는 공기 불침투성 층(14)으로서 훨씬 더 효과적일 수 있다는 것도 보여주었다. 100초를 초과하는 이 시험의 결과를 갖는 재료는 공기 불침투성 층(14)으로서 훨씬 더 효과적일 수 있다는 것도 보여주었다. 600초를 초과하는 이 시험의 결과를 갖는 재료는 공기 불침투성 층(14)으로서 가장 효과적일 수 있다는 것을 추가로 보여주었다.

액체 침투성 시험 5

이 시험은 개스킷의 단면적 내로의 그리고 이를 통한 용매 계열의 잉크의 침투를 측정하기 위해 수행되었다. 도21에 도시된 잉크 시험 고정물(130)은 지지 링(133)을 구비한 3 in.×150 lbs 급의 PVDF 파이프 플랜지(135) 및 4개의 5/8 in.의 볼트(132)로 서로 조여진 3 in.×150 lbs 급의 FRP 플랜지(134)를 포함한다.이 시험에서, 시험될 개스킷(131)은 시험 고정물(130)의 플랜지(135, 134)들 사이에 놓였다. 볼트는 47.5 N-m (35 ft-lbs)의 토크까지 교차 형태의 패턴으로 조여졌다. 에틸 알코올 계열의 적색 잉크(136), 미국 죠지아주 스미르나에 소재한 이마제 잉크 제트 프린팅 코포레이션으로부터 구매 가능한 부품 번호 1300-RD인 적색 잉크(136)가 대략 25 ㎜의 깊이로 PVDF 파이프 플랜지(135)의 인후부(throat)에 유입되었다. 잉크(136)는 개스킷(131)의 내경부(137)와 접촉되어 시험 시간 동안 침지될 수 있었다. 소정 시간 후에, 잉크(136)는 시험 고정물(130)로부터 유출되었다. 시험 고정물(130)은 분해되고, 개스킷(131)은 제거되었다. 개스킷(131)은 대략 1 시간 동안 건조되었다. 건조된 후에, 개스킷(131)은 그 직경을 따라 절반으로 절단되었다. 잉크(136)의 침투가 단면에서 개스킷 재료의 적색 표지(staining)에 의해 검출되었다.

이 잉크 시험은 비교예 19의 종래의 미세 다공성 팽창 PTFE 개스킷과 본 발명의 예 20 및 예 21의 개스킷에 대해 수행되었다. 비교예 19로부터의 종래의 개스킷의 침지로부터 7.5 시간 후에, 잉크는 (노출된 내경부로부터 시작하여) GR 시트 개스킷 단면의 폭 내로 8.5 ㎜의 깊이로 침투하였다. 예 20의 본 발명의 개스킷의 침지로부터 12 시간 후에, 개스킷 단면 내로의 잉크의 침투는 없었다. 예 21의 본 발명의 개스킷의 침지로부터 14 시간 후에, 단면 내로의 잉크의 침투는 없었다. 이는 개스킷을 통한 액체 침투에 대해 종래의 개스킷을 넘는 본 발명의 개스킷의 상당한 개선을 증명한다.

여기에서 본 발명의 특정한 실시예가 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 이러한 도면 및 설명에 제한되지 않는다. 변형예 및 수정예가 다음의 청구의 범위의 범주 내에 본 발명의 일부로서 합체되고 실시될 수도 있다는 것은 명백하다.

Claims

제1의 실질적인 공기 불침투성 외부층과 제2의 실질적인 공기 불침투성 외부층 사이에 배치되는 팽창 PTFE의 적어도 하나의 내부층과;

제1 및 제2의 실질적인 공기 불침투성 층들을 연결하는 실질적인 공기 불침투성 영역

을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제1항에 있어서, 팽창 PTFE의 적어도 하나의 내부층은 내측 에지 및 외측 에지를 갖는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제2항에 있어서, 실질적인 공기 불침투성 영역은 내측 에지 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제2항에 있어서, 실질적인 공기 불침투성 영역은 외측 에지 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제2항에 있어서, 실질적인 공기 불침투성 영역은 내측 에지와 외측 에지 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제1항에 있어서, 실질적인 공기 불침투성 영역은 고밀도화된 팽창 PTFE를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제1항에 있어서, 실질적인 공기 불침투성 영역은 상호 연결된 통로 및 경로와 이 통로 및 경로의 적어도 일부에 배치되는 충전재의 구조를 갖는 팽창 PTFE를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제7항에 있어서, 충전재는 탄성 중합체인 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제7항에 있어서, 충전재는 플루오르 탄성 중합체인 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제7항에 있어서, 충전재는 퍼플루오르 탄성 중합체인 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제7항에 있어서, 충전재는 퍼플루오로폴리에테르 실리콘 탄성 중합체인 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제1항에 있어서, 제1 및 제2의 실질적인 공기 불침투성 층은 고밀도화된 팽창 PTFE를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제1항에 있어서, 제1 및 제2의 실질적인 공기 불침투성 층은 얇은 PTFE를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제1항에 있어서, 제1 및 제2의 실질적인 공기 불침투성 층은 PTFE를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제1항에 있어서, 제1 및 제2의 실질적인 공기 불침투성 층은 PFA 및 FEP로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제1항에 있어서, 팽창 PTFE의 적어도 2개의 내부층이 있고, 적어도 2개의 내부층 사이에 배치되는 실질적인 공기 불침투성 층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제1항에 있어서, 복수개의 실질적인 공기 불침투성 영역을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
상부면, 저부면, 내측 에지, 외측 에지 및 축을 갖는 환형 링과;

상부면 상에 배치되는 제1의 실질적인 공기 불침투성 층과;

저부면 상에 배치되는 제2의 실질적인 공기 불침투성 층과;

제1 및 제2의 실질적인 공기 불침투성 층들 사이에 배치되는 팽창 PTFE의 적어도 하나의 층과;

제1 및 제2의 실질적인 공기 불침투성 층들을 연결하는 실질적인 공기 불침투성 영역을 포함하며,

모든 층들은 축에 대해 실질적으로 직각으로 배향되는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제18항에 있어서, 실질적인 공기 불침투성 영역은 환형 링의 내측 에지 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제18항에 있어서, 실질적인 공기 불침투성 영역은 환형 링의 외측 에지 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제18항에 있어서, 실질적인 공기 불침투성 영역은 환형 링의 내측 에지 및 외측 에지 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제19항에 있어서, 제1 및 제2의 실질적인 공기 불침투성 층들 중 적어도 하나는 고밀도화된 팽창 PTFE를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제20항에 있어서, 제1 및 제2의 실질적인 공기 불침투성 층들 중 적어도 하나는 고밀도화된 팽창 PTFE를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제21항에 있어서, 제1 및 제2의 실질적인 공기 불침투성 층들 중 적어도 하나는 고밀도화된 팽창 PTFE를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제22항에 있어서, 실질적인 공기 불침투성 영역은 고밀도화된 팽창 PTFE를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제23항에 있어서, 실질적인 공기 불침투성 영역은 고밀도화된 팽창 PTFE를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
제24항에 있어서, 실질적인 공기 불침투성 영역은 고밀도화된 팽창 PTFE를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층의 단일 개스킷.
내부 주변부, 외부 주변부, 상부면 및 저부면을 갖는 환형 개스킷에 있어서,

상부면 상의 제1의 공기 불침투성 상부층 및 저부면 상의 제1의 공기 불침투성 저부층을 갖는 내부 주변부에 인접하게 배치되는 팽창 PTFE의 제1 챔버와;

상부면 상의 제2의 공기 불침투성 상부층 및 저부면 상의 제2의 공기 불침투성 저부층을 갖는 외부 주변부에 인접하게 배치되는 팽창 PTFE의 제2 챔버와;

제1 및 제2 챔버들 사이에 배치되는 실질적인 공기 불침투성 영역

을 포함하는 것을 특징으로 하는 환형 개스킷.
제28항에 있어서, 실질적인 공기 불침투성 영역은 제1 및 제2 챔버의 두께 미만의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 환형 개스킷.
유리로 라이닝 처리된 강철 플랜지에 사용되는 제28항에 따른 환형 개스킷.
유리 플랜지에 사용되는 제28항에 따른 환형 개스킷.
유리 섬유로 보강된 플라스틱 플랜지에 사용되는 제28항에 따른 환형 개스킷.
내부 주변부, 외부 주변부, 상부면 및 저부면을 갖는 환형 개스킷에 있어서,

상부면 상의 제1 상부 부분 및 저부면 상의 제1 저부 부분을 갖는 내부 주변부에 인접하게 배치되는 팽창 PTFE의 제1 챔버와;

상부면 상의 제2 상부 부분 및 저부면 상의 제2 저부 부분을 갖는 외부 주변부에 인접하게 배치되는 팽창 PTFE의 제2 챔버와;

제1 및 제2 챔버들 사이에 배치되는 영역을 포함하며,

제1 상부 부분 및 제1 저부 부분은 제1 챔버의 팽창 PTFE보다 공기 침투성이낮고, 제2 상부 부분 및 제2 저부 부분은 제2 챔버의 팽창 PTFE보다 공기 침투성이 낮으며, 영역은 제1 및 제2 챔버의 팽창 PTFE보다 공기 침투성이 낮은 것을 특징으로 하는 환형 개스킷.
내부 주변부, 외부 주변부, 상부면 및 저부면을 갖는 환형 개스킷에 있어서,

상부면 상의 제1 상부 장벽 및 저부면 상의 제1 저부 장벽을 갖는 내부 주변부에 인접하게 배치되는 팽창 PTFE의 제1 챔버와;

상부면 상의 제2 상부 장벽 및 저부면 상의 제2 저부 장벽을 갖는 외부 주변부에 인접하게 배치되는 팽창 PTFE의 제2 챔버와;

제1 및 제2 챔버들 사이에 배치되어 이들을 연결하는 장벽

을 포함하는 것을 특징으로 하는 환형 개스킷.
내부 주변부, 외부 주변부, 상부면 및 저부면을 갖는 환형 개스킷에 있어서,

상부면 상의 상부 부분 및 저부면 상의 저부 부분을 갖는 팽창 PTFE의 챔버와;

팽창 PTFE의 챔버와 견고한 접촉을 갖는 상태로 상부 부분과 저부 부분 사이의 내부 주변부를 따라 배치되는 영역을 포함하며,

상부 부분 및 저부 부분은 챔버의 팽창 PTFE보다 공기 침투성이 낮고, 영역은 챔버의 팽창 PTFE보다 공기 침투성이 낮은 것을 특징으로 하는 환형 개스킷.
내부 주변부, 외부 주변부, 상부면 및 저부면을 갖는 환형 개스킷에 있어서,

상부면 상의 상부 부분 및 저부면 상의 저부 부분을 갖는 팽창 PTFE의 챔버와;

팽창 PTFE의 챔버와 견고한 접촉을 갖는 상태로 상부 부분과 저부 부분 사이의 외부 주변부를 따라 배치되는 영역을 포함하며,

상부 부분 및 저부 부분은 챔버의 팽창 PTFE보다 공기 침투성이 낮고, 영역은 챔버의 팽창 PTFE보다 공기 침투성이 낮은 것을 특징으로 하는 환형 개스킷.
내부 주변부, 외부 주변부, 상부면 및 저부면을 갖는 환형 개스킷에 있어서,

상부면 상의 제1 상부 부분 및 저부면 상의 제1 저부 부분을 갖는 팽창 PTFE의 제1 챔버와;

상부면 상의 제2 상부 부분 및 저부면 상의 제2 저부 부분을 갖는 팽창 PTFE의 제2 챔버와;

제1 및 제2 챔버들 사이에 배치되는 영역을 포함하며,

제1 상부 부분 및 제1 저부 부분은 제1 챔버의 팽창 PTFE보다 공기 침투성이 낮고, 제2 상부 부분 및 제2 저부 부분은 제2 챔버의 팽창 PTFE보다 공기 침투성이 낮으며, 영역은 제1 및 제2 챔버의 팽창 PTFE보다 공기 침투성이 낮은 것을 특징으로 하는 환형 개스킷.