PTFE 클래식 혼합 공식 간단히 설명

결론: 업계 전반에서 사용하는 단일한 ‘황금 비밀 공식’ 형태의 PTFE는 존재하지 않는다.

현재 케모어스/테플론에서 공개한 정보에 따르면, 충전형 PTFE(Filled PTFE)란 일반적으로 PTFE 분말에 5–40 wt%의 무기 충전제를 첨가한 것을 의미합니다. 테플론™ PTFE 7C X는 명확히 ‘충전제와 혼합하기에 적합함’으로 표시되어 있으며, 특히 금속 분말과의 혼합에 적합합니다. 이를 다이킨(Daikin)의 공식 표준, 3M 다이네온(3M Dyneon)의 충전제 종류 및 비교 차트, 그리고 구 듀폰(DuPont) 자료와 상호 검토한 결과, 실제 PTFE 생산 현장에서 반복적으로 등장하는 배합 비율은 아래와 같습니다.

모든 백분율은 완제품 중량 기준(wt%)이다 .

(1) 85/15: PTFE + 15% 유리섬유

이것은 가장 일반적인 용도의 강화 등급으로, 다이킨(Daikin)에서는 공개적으로 15GL로 표기하고 있습니다. 3M 역시 유리섬유를 가장 흔히 사용되는 필러 중 하나로 명시하며, 일반적으로 최대 25 wt%까지, 최고 40 wt%까지 사용합니다. 이 등급은 우수한 치수 안정성을 제공하고, 냉변형(creep)을 저항하며, 열에 잘 견딥니다. 단점: 상대 부품의 맞물리는 표면을 더 많이 마모시키므로, 연성 금속과는 호환성이 낮습니다.

(2)75/25: PTFE+25% 유리섬유

이것은 15% 유리섬유 혼합물의 중형(heavy-duty) 버전이며, 가장 오래된 표준 배합 중 하나입니다. 다이킨(Daikin)에서는 이를 25GL로 표기합니다. 3M의 비교용 시료에도 25% 유리섬유가 포함되어 있습니다. 이 배합은 15% 유리섬유보다 경도가 높고, 크립(creep) 저항성도 우수하지만, 상대 부품의 맞물리는 표면을 더욱 심하게 마모시킵니다.

(3)80/15/5: PTFE+15% 유리섬유+5% 흑연

가장 전통적인 저마찰 밀봉재 배합 중 하나입니다. 3M에서 공개한 마모 특성 차트는 정확히 15% 유리섬유/5% 흑연 조합을 저마모 예시로 사용하고 있습니다. 과거 듀폰(DuPont) 자료에서도 유리섬유와 흑연을 함께 첨가한 배합이 온화한 강철(mild steel)에 대해 저마모 영역에 속한다고 기술하고 있습니다.

(4)80/15/5: PTFE+15% 유리섬유+5% 몰리브덴 디설파이드 2

다이킨(Daikin)은 표준 등급 15GL5M을 명시하고 있다. 3M에 따르면, 이산화몰리브덴(MoS₂)은 일반적으로 5 wt%까지 보조 충전제로 첨가되며, 최저 마찰 계수는 흑연 또는 MoS₂ 단독 또는 유리섬유와 혼합된 경우에서 주로 나타난다. 듀폰(DuPont)의 자료 역시 유리섬유/모스(MoS₂) 조합을 저마모 영역에 배치한다.

(5)85/15:PTFE+15%흑연

부드러운 맞물림 표면에 더 유화적인 고전적인 저마찰 배합이다. 다이킨은 이를 15GR로 명시한다. 3M은 흑연이 보조 윤활 충전제로서 일반적으로 약 5 wt%로 사용되지만, 열 전도성을 향상시키기 위해 최대 20 wt%까지 증량될 수 있다고 언급한다. 흑연 기반 배합은 일반적으로 최저 마찰 계수를 제공한다.

(6)75/25:PTFE+25%탄소

또 다른 고전적인 PTFE 계열로, 경질 탄소와 연질 탄소로 구분된다. 다이킨은 경질 탄소인 25CAR와 연질 탄소인 25CAR/R 모두를 명시한다. 3M의 일반적인 범위는 연질 탄소는 최대 25 wt%, 경질 탄소는 최대 35 wt%까지이다. 경질 탄소는 주로 고하중, 내마모성 및 피스톤 링에 사용되며, 연질 탄소는 주로 건식 작동 및 실링 부싱에 사용된다.

(7)90/10:PTFE+10%탄소섬유

수윤활 또는 유압용 실링에 매우 일반적인 배합 공식이다. 다이킨(Daikin)은 10CF를 사용한다. 3M은 탄소섬유가 일반적으로 최대 15 중량%까지 사용되며 액체 환경에서 분명히 우수한 성능을 발휘한다고 밝혔다. 듀폰(DuPont)의 수환경 가이드도 탄소섬유를 저마모 영역에 분류한다.

(8)60/40:PTFE+40%청동

고압 유압용으로 개발된 가장 오래된 PTFE 계열 중 하나이다. 다이킨(Daikin)은 40BRR을 명시한다. 3M은 청동 분말 충전제를 최대 60 중량%까지 적용할 수 있으며, 이는 주로 고마모 저항성, 고압 유압 및 우수한 열 전도성을 목적으로 한다고 설명한다. 듀폰(DuPont)의 자료 역시 청동을 연강(soft steel) 조건에서 저마모 영역에 분류한다. 단점은 화학적 및 전기적 성능이 약하며, 물 환경에는 부적합하다.

(9)60/30/10:PTFE+30%청동+10%탄소섬유

이는 보편적인 표준이라기보다는 ‘전통적인 중하중용 버전’에 더 가깝다. 3M의 마모 특성 차트에서는 30% 청동 / 10% 유리섬유 조성을 사용하며, 해당 차트에서 가장 낮은 마모 계수를 나타낸다 — 이는 일반적으로 고PV(high-pressure velocity), 중하중용 마모 특성 사고방식을 반영한다.

위 모든 내용을 요약하여 간략한 목록으로 정리하면, 가장 전통적인 PTFE 혼합 공식 계열 is: 15% 유리섬유, 25% 유리섬유, 15% 유리섬유 + 5% 흑연, 15% 유리섬유 + 5% MoS₂ 2 , 25% 탄소, 10% 탄소섬유, 40% 청동 .

이것은 어느 한 기업의 공식적인 ‘유일한 정답’이 아닙니다. 단지 케모어스/테플론의 충전제 가이드라인, 다이킨의 표준 등급, 3M의 일반적인 성분 및 차트, 그리고 오래된 듀폰 기록들을 종합하여 정리한 내용일 뿐입니다.

마지막으로 두 가지 간단한 상기 사항을 드립니다. 첫째, 거의 모든 공개 카탈로그에서는 wt% 를 사용하지만, 일부 오래된 듀폰 논의 자료에서는 ‘최저 마모율을 위한 약 20 vol%’라고 언급하고 있습니다. 청동, 유리섬유, 탄소는 밀도가 매우 다르기 때문에, wt%와 vol%를 직접 비교할 수 없습니다. 둘째, PTFE의 마찰 및 마모 특성은 충전제의 형태, 함량, 하중, 속도, 맞물리는 재료, 환경 에 크게 영향을 받습니다. 동일한 ‘전통적 공식’이라도 건식 강철 조건에서의 작동과 물 윤활 조건에서의 작동에서는 성능 순위가 매우 달라질 수 있습니다.