[논문]세탁기용 고무 회전 씨일의 밀봉 성능에 관한 연구

김태형

doi:10.9725/kstle.2015.31.3.102

세탁기용 고무 회전 씨일의 밀봉 성능에 관한 연구
A Study on Sealing Performance of Elastomeric Rotary Lip Seals for Washing Machines 원문보기

윤활학회지 = Journal of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers, v.31 no.3, 2015년, pp.102 - 108

김태형 (평화오일씰공업(주) 기술연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

In this research, we experimentally investigated the sealing performance of elastomeric rotary lip seals for washing machines. In general, NBR is used as a material for elastomeric rotary lip seals in washing machines, but the mixing formula of the rubber material can affect the sealing performance. In this study, we manufactured rotary lip seals using three kinds of NBRs with a different mixing formula, and examined the sealing performance using an acceleration test mode. The results of an SEM investigation into the surfaces of three kinds of specimens showed a much smaller wear volume and better sealing performance for the specimens with smaller particle sizes of mixing composition than for the specimen with the larger. Repeated deformation and recovery by the shaft-to-seal eccentricity on rotation were shown to cause a phase difference in the rubber material, and we measured the recovery ratio to find the influence of this phase difference on the sealing performance. As another method for checking the phase difference, we also measured tan ä, and a lower tan ä was revealed as the recovery ratio increased for each specimen. Specimens with a higher recovery ratio (lower tan ä) were shown to have a better sealing performance. Consequently, specimens with a smaller particle size in the mixing composition had a better sealing performance because they show a higher recovery ratio.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

Table 2는 본 연구에서 진행된 시험 조건으로서 회전 속도뿐만 아니라 제품 장착시 발생하는 편심 및 밀봉 대상물을, 현실보다는 훨씬 가혹한 환경을 구현하여 단 시간 내에 각 씨일들의 밀봉 성능을 평가하고자 하였다.
본 연구에서는 세탁에서 사용하는 분말 세제를 이용하여 세탁 과정을 가속화할 수 있는 시험 모드를 제안하고 실제로 전자동 세탁기에 적용되고 있는 씨 일을 이용하여 물을 밀봉하기 위해 갖추어야 할 고무 재질의 특성을 고찰하였다.

제안 방법

5. Wear volume comparison of the sealing lips for each specimen.
누수와 씨일의 마모 형태의 상관성을 확인하기 위하여 시편의 각각의 립에 대해서 마모량을 Fig. 5와 같이 비교하였다.
밀봉 시험 후 마모가 발생한 시편의 형상을 형상 측정기를 이용하여 축 방향으로 측정하고 측정된 형상을 원래 단면과 중첩시켜 마모가 발생하였거나 영구 변형된 형상 및 면적을 측정한 후 면적을 씨일의 회전 중심축으로 회전시켜 마모체적을 계산하였다.
세탁기 수조와 축의 베어링 사이에서 원심력, 관성 및 초기 조립 공차에 의한 편심이 씨일의 밀봉 거동에 주는 영향을 고찰하기 위하여 씨일을 하우징에 조립할 때와 회전축을 장착할 때에 의도적으로 각각 0.2mm 의 편심을 부과하였다.
세탁기용 고무 회전 씨일의 밀봉 성능에 대한 연구를 충진 입자의 크기가 각각 다른 세 종류의 NBR을 배합하여 과포화 세제와 인공 먼지의 혼합물을 밀봉대상물로 이용하여 진행하였다.
3은 본 연구에 사용된 시험장치의 개략도를 나타낸 것이다. 실제와 동일한 치수의 하우징에 씨 일을 조립하고 회전축에 장착한 다음 물과 먼지, 합성세제가 과포화 혼합된 액체를 씨일이 완전 침수될 때까지 수조에 채운 다음 모터로 회전축을 회전시켜 씨일의 밀봉 성능을 평가하였다.
재료의 탄성 회복 특성을 정량적으로 측정하기 위하여 Fig.8과 같이 시험편 A, B, C에 대해서 IRHD (International Rubber Hardness Degree) 경도를 측정하고 하중이 제거된 다음 재료가 시간에 따라 회복되는 탄성 회복율을 측정하였다.
전자 주사 현미경을 이용하여 본 시험에 사용된 시험편 A, B, C에 대하여 밀봉 시험 전과 후의 표면을 Fig. 6과 같이 관찰하였다.
탄성 회복력을 이해하기 위한 다른 방법으로써 tan δ를 측정하였다. tan δ는 점탄성 재질의 탄성 모듈러스와 점성 모듈러스의 비를 나타낸 것으로 클 수록 감쇠 능력이 우수하고 적을 수록 탄성 회복력이 우수하다는 것을 의미한다.

대상 데이터

본 연구에서 사용된 시험편은 전자동 세탁기에 실제 적용되고 있는 Fig. 2와 같은 씨일 제품을 3가지 종류의 고무 재료를 이용하여 제작되었다. 적용된 고무 재질은 밀봉 장치의 재료로 가장 널리 사용되는 NBR로서 니트릴 고무의 함량은 유사하지만, 충진재의 경우 시편 A에서는 다량의 실리카와 소량의 카본 블랙, 시편 B에서는 유사한 비율의 실리카와 카본 블랙, 시편 C에서는 다량의 카본 블랙과 극소량의 실리카를 이용하여 3가지의 재료를 배합하였다.
2와 같은 씨일 제품을 3가지 종류의 고무 재료를 이용하여 제작되었다. 적용된 고무 재질은 밀봉 장치의 재료로 가장 널리 사용되는 NBR로서 니트릴 고무의 함량은 유사하지만, 충진재의 경우 시편 A에서는 다량의 실리카와 소량의 카본 블랙, 시편 B에서는 유사한 비율의 실리카와 카본 블랙, 시편 C에서는 다량의 카본 블랙과 극소량의 실리카를 이용하여 3가지의 재료를 배합하였다. 충진재의 크기는 실리카는 약 20~100µm, 카본 블랙은 약 5~10µm의 분포를 가진다.

성능/효과

Fig. 5에서 나타난 것과 같이 세 종류의 시험편에서 각각의 립에 대해 마모량은 큰 차이를 보였으며, 마모량이 크게 발생할 수록 밀봉 성능은 저하되는 것으로 나타났다.
tan δ 측정 결과에서도 탄성 회복율과 같이 편심에 대한 추종능력은 시험편 B와 C가 A보다 우수한 것으로 판단되었다.
반면에 충진 입자가 10~20µm 이하의 크기를 가지는 두 종류의 시험편에서는 마모량이 크지 않고 매끄러운 마모면을 형성하였으며 밀봉 대상물의 입자에 의한 연삭마모가 발생하였으나, 밀봉 성능은 매우 우수한 것으로 나타났다.
본 실험에서 측정된 IRHD 경도의 값은 시험편 A, B, C에 대하여 각각 62.7, 70.0, 79.5를 기록 하였다. Fig.
시험시 교반모터에 부착된 프로펠러를 이용하여 액체를 지속적으로 교반시킴으로서 과포화 액체가 특정 지점에 퇴적되는 것을 방지하였다.
초기 탄성 회복율이 우수한 시험편 B와 C가 축의 편심에 대한 대응성이 우수할 것으로 판단되어 상대적으로 우수한 밀봉 성능을 가지는 것으로 판단된다.
충진 입자의 크기가 조밀한 두 종류의 시험편은 그렇지 않은 시험편에 비해 높은 탄성 회복율을 가지므로 축의 과대한 편심에 더 용이하게 대응할 수 있어서 우수한 밀봉 성능을 가지는 것으로 판단되었다.
동일하게 나타났다. 충진 입자의 크기가 큰 시험편은 tan δ의 값이 10 Hz이상의 주파수 영역에서부터 크게 나타남에 따라 축의 편심에 대한 추종 성능은 상대적으로 tan δ의 값이 낮게 측정되는 다른 두 종류의 시험편에 비하여 밀봉 성능은 미흡할 것으로 생각된다.

후속연구

재료의 배합 상태와 관련하여 생각할 때 재료 배합 시 충진 입자의 크기를 조밀하게 할수록 탄성 회복율이 좋아지며 축의 편심이 크게 발생하는 장소의 밀봉재료로서 더 적합할 것으로 생각된다.

참고문헌 (7)

Muller, H. K., Nau, B. S., Fluid Sealing Technology, Chap. 6, pp.73-94, Marcel Dekker, Inc., 1998.(ISBN 0-8247-9969-0)
Modifi, M., Kassfeldt, E., Prakash, B., “Tribological Behaviour of an Elastomer Aged in Different Oils”, Tribology International, Vol. 41, pp. 860-866, 2008.

상세보기
Jia, X., Jung, S., Hass, W., Salant, R. F., “Numerical Simulation and Experimental Study of Shaft Pumping by Laser Structured Shafts with Rotary Lip Seals”, Tribology International, Vol. 44, pp. 651-659, 2011.

상세보기
Xu, F., Yoshimura, K., Mizuta, H., “Experimental Study on Friction Properties of Rubber Material : Influence of Surface Roughness on Sliding Friction”, Procedia Engineering, Vol. 68, pp. 19-23, 2013.

상세보기
Ayala, H. M., Hart, D. P., Yeh, O. C., Boyce, M. C., “Wear of Elastomeric Seals in Abrasive Slurries”, Wear, Vol. 220, pp. 9-21, 1998.

상세보기
Degrange, J. M., Thomine, M., Kapsa, Ph., Pelletier, J. M., Chazeau, L., Vigier, G., Dudragne, G., Guerbe, L., “Influence of Viscoelasticity on the Tribological Behaviour of Carbon Black filled Nitrile Rubber(NBR) for Lip Seal Application”, Wear, Vol. 259, pp. 864-692, 2005.
QY Research Reports, “Global and China Washing Machines Industry 2014 Market Research Report”, 2014.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

세탁기용 고무 회전 씨일의 밀봉 성능에 관한 연구
A Study on Sealing Performance of Elastomeric Rotary Lip Seals for Washing Machines 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

참고문헌 (7)

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

세탁기용 고무 회전 씨일의 밀봉 성능에 관한 연구 A Study on Sealing Performance of Elastomeric Rotary Lip Seals for Washing Machines 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

참고문헌 (7)

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

세탁기용 고무 회전 씨일의 밀봉 성능에 관한 연구
A Study on Sealing Performance of Elastomeric Rotary Lip Seals for Washing Machines 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper