KR100511622B1 - 편조층이 형성된 고무 씰링재 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차나 건축물의 유리창 또는 일반 조립기계에 사용되는 고무 씰링재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 독립기포 구조를 갖는 연질고무(EPDM rubber) 압출폼의 외주면에 나일론사 등으로 편조층을 형성함으로써 수밀성과 환경 친화성을 향상시킬 뿐만 아니라 인장력을 부가하고 신장율을 낮추어 내구성 및 작업성이 향상되도록 한 편조층이 형성된 고무 씰링재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 편조층이 형성된 고무 씰링재는 에틸렌 프로필렌 디엔(EPDM) 고무를 발포시켜 원형 또는 사각형상의 단면을 갖도록 압출 성형한 이피디엠 압출폼과; 상기 이피디엠 압출폼의 외주면에 나이론사, 폴리에스터사 또는 아라미드사 등으로부터 선택된 섬유사를 편조하여 형성된 편조층과; 상기 편조층의 외주면에 소정 두께로 도포하여 형성된 점착제층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 자동차나 건축물의 유리창 또는 일반 조립기계에 사용되는 고무 씰링재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 독립기포 구조를 갖는 연질고무(이피디엠 러버) 압출폼의 외주면에 나일론사 등으로 편조층을 형성함으로써 수밀성과 환경 친화성을 향상시킬 뿐만 아니라 인장력을 부가하고 신장율을 작게 하여 내구성 및 작업성이 향상되도록 한 편조층이 형성된 고무 씰링재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 고무 씰링재는 자동차나 건축물의 유리창 또는 일반 조립기계 등에서, 각종 부재나 부품 사이의 간극을 통해 물이나 바람이 유입되는 것을 방지하고, 부재나 부품간의 접촉에 의해 발생되는 소음이나 진동을 방지할 목적으로 사용하는 것으로서, 일반적으로 점착제가 도포되어 있는 원형의 압출폼을 부재나 부품 사이에 부착시키는 것이다.
도1은 종래 기술에 따른 고무 씰링재(50)의 일예를 보여주는 단면도로서, 도시된 바와 같이, 발포성 수지를 압출시킨 압출폼(53)과, 그 외주면에 점착성 수지를 균일하게 도포한 점착제층(57)으로 구성되어 있다. 그리고 상기 점착제층(57)의 외주면에는 도시되지 않은 이형지가 부착되어 있다. 따라서 상기 이형지를 제거하여 점착제층(57)이 노출되도록 한 후 부품이나 부재 사이에 부착시켜 간극을 밀폐시키거나 부재들이 직접 접촉하지 않게 함으로써 물이나 공기가 유입되는 것을 방지하고 소음과 진동이 발생되는 것을 방지하는 것이다. 그런데 종래의 고무 씰링재(50)는 개방기포(open cell) 구조를 갖는 PVC 압출폼(53)을 사용하였기 때문에 수밀성이 떨어지고, 일정 기간이 경과되면 점착제층(57)이 압출폼(53)으로부터 분리되며, 복원력이 약해 시공시 뭉게지기 쉬운 문제가 있었다.
이에 따라 본 발명자는 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 고무 씰링재의 압출폼을 독립기포 구조를 갖는 이피디엠 고무로 대체하였다. 이러한 에틸렌 프로필렌 디엔 고무(Ethylene Propylene Diene Rubber: EPDM)은 내한, 내오존 및 내UV성이 우수하고, 다양한 발포비를 가지며, 발포시 독립기포 구조를 형성하기 때문에 수밀성과 복원력이 요구되는 고무 씰링재의 원료로 적합한 특성 및 장점을 갖고 있다. 아울러 종래의 PVC 압출폼은 중금속을 함유하고 있으며 소각시 다이옥신 등 환경 유해물질이 생성되는 반면에 이피디엠 고무는 이러한 환경오염 물질을 생성하지 않는 환경 친화적인 소재이다.
이와 같이, 이피디엠 고무를 발포하여 제조한 이피디엠 압출폼은 종래의 PVC 압출폼에 비해 완충성과 수밀성은 우수하나, 신장율 즉, 압출폼을 잡아당겨 끊어질 때까지의 늘어난 길이와 처음 길이와의 비율(Elongation at Break %)이 매우 높고 인장력이 비교적 약하기 때문에 생산 및 시공시 압출폼이 과도하게 신장되어 생산성 및 시공성이 떨어지는 문제가 있었다. 이에 따라 본 발명자는 이러한 점을 고려하여 이피디엠 압출폼의 장점을 최대한 살리는 동시에 그 단점은 제거할 수 있도록 이피디엠 압출폼의 외주면에 신장율과 인장력을 보강할 수 있는 편조층을 형성하여 본 발명을 개발하게 되었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 수밀성과 기밀성은 우수하나 신장율이 과도하게 크고 인장력이 비교적 약한 이피디엠 압출폼의 단점을 극복하기 위해서 이피디엠 압출폼의 외주면에 나일론사 등으로 편조층을 형성함으로써 신장율을 무시할 정도로 낮추고 인장강도를 높히는 편조층이 형성된 고무 씰링재를 제공하는 것이다.
본 발명은 또한 압출성형된 이피디엠 압출폼의 외주면에 나일론사 등으로 편조층을 형성하는 공정과, 편조층이 형성된 이피디엠 압출폼을 당겨서 감는 프리텐션공정을 포함하여 구성됨으로써 압출폼이 과도하게 신장되거나 압출폼 위에 도포된 점착제가 분리되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 편조층이 형성된 고무 씰링재 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 편조층이 형성된 고무 씰링재는 에틸렌 프로필렌 디엔(EPDM) 고무를 발포시켜 원형 또는 사각형상의 단면을 갖도록 압출 성형한 이피디엠 압출폼과; 상기 이피이엠 압출폼의 외주면에 나이론사, 폴리에스터사 또는 아라미드사 등으로부터 선택된 섬유사를 편조하여 형성된 편조층과; 상기 편조층의 외주면에 소정 두께로 도포하여 형성된 점착제층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 이피디엠 압출폼의 중심부에는 중공부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따라 편조층이 형성된 고무 씰링재의 제조방법은 에틸렌 프로필렌 디엔(EPDM) 고무를 발포시켜 원형 또는 사각형의 단면을 갖도록 압출 성형하는 압출폼 성형공정과; 압출 성형된 이피디엠 압출폼의 외주면에 나이론사, 폴리에스터사, 아라미드사 등으로부터 선택된 섬유사를 편조하여 편조층을 형성하는 편조공정과; 상기 편조층이 형성된 이피디엠 압출폼을 잡아 당기면서 권취하는 프리텐션공정과; 프리텐션된 편조층 위에 소정 두께의 점착제를 균일하게 도포하는 점착제 코팅공정과; 점착제가 도포된 이피디엠 고무 씰링재를 냉각시키는 냉각공정과; 냉각된 점착제의 외주면에 박리 가능한 이형지를 부착하는 이형지 부착공정과; 이형지가 부착된 이피디엠 고무 씰링재를 소정의 크기의 절단하여 롤형태로 권취하는 권취공정을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 압출폼 성형공정에서는 상기 이피디엠 압출폼의 중심부에 중공부를 형성하는 중공부 형성공정이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 편조층이 형성된 이피디엠 고무 씰링재를 상세히 설명한다. 먼저 도2는 본 발명에 따른 편조층이 형성된 이피디엠 고무 씰링재(5)를 보여주는 단면도로서, 도시된 바와 같이, 그 중심에는 이피디엠 고무를 발포시켜 압출 성형한 원형의 이피디엠 압출폼(3)이 있다.
상기 이피디엠 고무는 도2의 부분 확대도에서 개략적으로 나타낸 바와 같이, 발포시 독립기포(closed cell)를 형성하기 때문에 수밀성이 매우 우수하다. 독립기포는 폼셀(foam cell)을 구성하는 기포들이 기포벽으로 완전히 둘러싸여 인접 기포들과 통하지 않는 기포를 말한다. 따라서 대부분 독립기포로 이루어진 이피디엠 압출폼은 기체나 액체가 통하지 않게 되므로 수밀성이 우수하고 충격 흡수성이나 완충성이 탁월하며, 내유성, 내열성 및 내약품성 등이 우수하다. 예를들어 종래의 PVC 압출폼은 1시간, 5시간, 10시간 및 24시간 경과 후 흡수율이 55.1%, 92.2%, 116.5% 135.4%인데 대해, 이피디엠 압출폼은 1시간, 5시간, 10시간 및 24시간 경과 후 흡수율이 3%, 4.5%, 7.4%, 10.7%에 불과하여 수밀성이 우수함을 알 수 있다.
한편, 도3은 본 발명에 따른 이피디엠 고무 씰링재의 다른 실시예를 보여주는 것으로서, 도시된 바와 같이, 상기 이피디엠 압출폼(3)의 중심부에는 소정의 중공부(2)가 형성된다. 이와 같이, 압출폼(3)의 중심부에 중공부(2)를 형성하면 압출폼(3)의 변형이 쉽고 탄성이 좋아지므로 틈간의 간격이 가변적인 부재나 부품 사이에 설치할 수 있다. 즉, 중공부(2)가 형성되지 않은 압출폼(3)은 측면에서 압축하여도 타원형에 가까운 형태로 밖에 변형되지 않는 반면에 중공부(2)가 형성된 압출폼(3)은 납작한 판형태로 변형되기 때문에 틈사이의 간격이 좁은 자동차 도어나 창문 등에 설치할 수 있다. 이때 상기 중공부의 형태는 다양한 형태를 적용할 수 있으며 도시된 형태로 제한되는 것은 아니다.
이어 도2 및 도3의 단면도와, 도4 및 도5의 사시도에 도시된 바와 같이, 상기 이피디엠 압출폼(3)의 외주면에는 나이론사, 폴리에스터사, 또는 아라미드사 등으로 편조된 편조층(7)이 밀착되게 형성되어 있다. 상기 편조층(7)은 이피디엠 압출폼(3)의 외주면에 나이론사 등으로 편조하여 이루어진다. 이와 같이 이피디엠 압출폼(3)의 외주면에 폴리에스터사, 아라미드사, 나일론 등과 같이 인장강도가 크고 신장율이 작은 합성섬유사를 편조시킴으로써 이피디엠 압출폼(3)의 인장력이 보강되고 신장율도 크게 낮출 수 있게 된다.
한편, 상기 합성섬유사의 편조방법은 8편, 격자편 또는 대편 등 이피디엠 압출폼(3)에 인장력을 부가하고 신장율을 낮출 수 있는 모든 방법이 가능하다. 예를 들어 상기 편조층(7)은 편조방법에 따라 다양한 패턴이 형성될 수 있으나, 도4에 도시된 바와 같이, 길이방향으로 잡아당길 때 늘어날 가능성이 있는 편조방법보다는 도5에 도시되어 있는 바와 같이, 가능한 한 편조 섬유사가 길이방향으로 배열되어 길이방향으로 늘어나지 않는 것이 바람직하다. 따라서 상기 섬유사는 가능한 한압출폼의 길이방향을 배열되도록 편조하는 것이 바람직하다.
다시 도2 및 도3의 단면도에서 보는 바와 같이, 상기 편조층(7) 위에는 소정의 점착제가 균일한 두께로 도포되어 점착제층(9)이 형성한다. 이때 상기 점착제는 부틸고무계 점착제가 바람직하다. 상기 점착제층(9)은 편조층(7)이 완전히 매몰될 수 있는 두께로 도포된다. 따라서 상기 점착제층(9)이 압출폼(3)의 표면에 밀착되어 있는 편조층(7)을 일체로 고정시킨다. 반대로 상기 편조층(7)의 섬유사는 접착 표면적을 확대시켜 점착제층(9)이 압출폼(3)으로부터 박리되는 것을 방지한다.
따라서 본 발명에 따른 편조층이 형성된 이피디엠 씰링재는 아래 표에 표시한 바와 같이, 종래의 PVC 씰링재와 대비할 때, 인장강도(kgf/㎠), 전단접착강도(kgf/㎠) 및 박리접착강도(kgf/6×25mm)가 모두 우수할 뿐만 아니라 신장률(%)이 무시할 정도로 크게 낮아졌다.
<표>
| 인장강도(kgf/㎠) | 신장률(%) | 전단접착강도(kgf/㎠) | 박리접착강도(kgf/6×25mm) | |||
| 유리면 | 플라스틱 | 유리면 | 플라스틱 | |||
| EPDM 씰링재 | 39.4 | 108 | 0.8 | 0.8 | 1.9 | 2.5 |
| PVC 씰링재 | 10.1 | 297 | 0.7 | 0.7 | 0.3 | 0.3 |
비고) 1. 시험분석기관 : 자동차부품연구원
2. 시험방법 : KES B-L017, KES B-L026
3. 인장강도 및 신장률 측정시의 시험속도 : 500mm/min
4. 전단접착강도 및 박리접착강도 측정시의 시험속도 : 200mm/min
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 편조층이 형성된 이피디엠 고무 씰링재의 제조방법에 대해 설명한다. 본 발명에 따른 고무 씰링재 제조방법은 수분 흡수율 측면에서는 유리하나 신장율이 커서 생산 및 시공성이 떨어지는 이피디엠(EPDM) 고무의 단점을 보완하기 위해서 압출 성형된 이피디엠 외주면에 편조층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
즉, 도6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 편조층이 형성된 고무 씰링재의 제조방법은 먼저, 에틸렌 프로필렌 디엔(EPDM) 고무를 발포시켜 원형 또는 사각형의 단면을 갖도록 압출 성형하는 압출폼 성형공정이 이루어진다. 이때 상기 이피디엠 압출폼은 압출성형기를 통해 연속적으로 생산되며, 바람직하기로는 그 중심부에 중공부가 동시에 형성된다.
이어 상기 압출 성형된 이피디엠 압출폼의 외주면에 나이론사, 폴리에스터사, 아라미드사 등으로부터 선택된 섬유사를 편조하여 편조층을 형성하는 편조공정이 이어진다. 상기 편조공정은 편조기를 통해 이루어지고 바람직하기로는 8수 210데니아 나이론사를 이용하여 편조한다. 이때 상기 섬유사는 가능한 한 압출폼의 길이방향으로 편조하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 편조층이 형성된 이피디엠 압출폼을 잡아 당기면서 권취하는 프리텐션공정이 이루어진다. 이러한 프리텐션공정은 상기 편조층을 미리 신장시켜 완제품의 신장율을 작게 함으로써 편조층이 압출폼으로부터 분리되는 것을 예방한다. 즉, 도4에 도시된 바와 같이, 길이방향으로 늘어날 수 있는 구조를 갖는 편조층을 사전에 미리 잡아당겨 놓음으로써 이후의 제조공정에서 편조층이 늘어나 압출품과 분리되는 현상을 방지하기 위한 것이다.
이어서, 상기 프리텐션된 편조층 위에 소정 두께로 점착제를 균일하게 도포하는 점착제 코팅공정이 이어진다. 이 점착제 코팅공정은 공지의 도포방법에 따라 부틸고무계 점착제를 상기 편조층이 매몰될 정도의 두께로 도포한다. 이와 같이 점착제를 코팅함으로써 상기 편조층과 압출폼이 일체로 결합되게 되고 점착제층이 압출폼으로부터 분리되지 않게 된다.
이어, 상기 점착제가 도포된 이피디엠 고무 씰링재를 상온(10~20℃)이하로 냉각시킨다. 이러한 냉각공정은 완전히 냉각되지 않은 상태에서 롤 와인딩된 고무 씰링재가 와인딩 후 온도가 서서히 떨어지면서 수축하여 후술하는 이형지가 분리되지 않도록 하는 것이다. 이러한 냉각공정은 수냉식 및 공냉식 방법이 가능하며 바람직하기로는 냉각수를 이용하는 수냉식 방법이 좋다.
그리고 냉각된 점착제 표면에 박리 가능한 이형지를 부착하는 이형지 부착공정이 이어지는데, 상기 이형지 부착공정은 일반적으로 이피디엠 씰링재 권취공정 및 절단공정과 동시에 이루어진다. 이때 상기 이형지(59)는 도7에 도시되어 있는 바와 같이 이피디엠 씰링재(5)의 일측면에 띠 형상의 이형지를 붙이고 롤 형태로 권취함으로써 이루어진다. 그리고 이형지가 부착된 이피디엠 고무 씰링재를 소정의 크기로 절단하는 절단공정과, 필요한 수량으로 포장하는 포장공정 등을 통해 본 발명에 따른 편조층이 형성된 고무 씰링재가 완성되게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 편조층이 형성된 고무 씰링재는 수밀성이우수한 이피디엠 압출폼의 외주면에 나일론사 등으로 편조층을 형성함으로써 인장력을 보강하고 신장율을 낮춰 작업성이 우수한 자동차나 건축물의 유리창 또는 일반 조립기계의 고무 씰링재를 제공하여 국내외 수요에 대응할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 또한 압출 성형된 이피디엠 압출폼의 외주면에 나일론사 등으로 편조층을 형성하는 공정과, 편조층이 형성된 고무 씰링재를 당겨서 감는 프리텐션공정을 포함하여 편조층 위에 도포된 점착제가 분리되는 것을 방지할 수 있는 고무 씰링재를 제공하는 효과가 있다.
도1은 종래 기술에 따른 씰링재의 단면도,
도2는 본 발명에 따른 편조층이 형성된 고무 씰링재의 단면도,
도3은 본 발명에 따라 압출폼의 중심부에 중공부가 형성된 고무 씰링재의 단면도,
도4 및 도5는 본 발명에 따라 압출폼의 외주면에 형성된 편조층의 바람직한 실시예을 보여주는 개략적인 사시도,
도6은 본 발명에 따른 고무 씰링재의 제조공정을 보여주는 흐름도,
도7은 본 발명에 따른 고무 씰링재의 제조공정을 통해 만들어진 고무 씰링재롤을 보여주는 사시도이다.
****도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****
2 : 중공부 5 : 본 발명에 따른 고무 씰링재
3 : 이피디엠 압출폼 7 : 편조층
9 : 점착제층 59 : 이형지
Claims (6)
- 에틸렌 프로필렌 디엔(EPDM) 고무를 발포시켜 원형 또는 사각형상의 단면을 갖도록 압출 성형한 이피디엠 압출폼과;상기 이피디엠 압출폼의 외주면에 나이론사, 폴리에스터사 또는 아라미드사로부터 선택된 어느 하나의 섬유사를 이용하여 편조하되 편조 섬유사가 가능한 한 이피디엠 압출폼의 길이방향으로 배열되도록 잡아 당겨서 형성된 편조층과;상기 편조층의 외주면에 소정 두께로 도포하여 형성된 점착제층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 편조층이 형성된 고무 씰링재.
- 제1항에 있어서,상기 이피디엠 압출폼의 중심부에 형성된 중공부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 편조층이 형성된 고무 씰링재.
- 제1항에 있어서,상기 점착제층은 부틸고무계 점착제인 것을 특징으로 하는 편조층이 형성된 고무 씰링재.
- 제1항에 있어서,상기 점착제층은 상기 편조층이 매몰될 수 있는 두께로 코팅된 것을 특징으로 하는 편조층이 형성된 고무 씰링재.
- 에틸렌 프로필렌 디엔(EPDM) 고무를 발포시켜 원형 또는 사각형의 단면을 갖도록 압출 성형하는 압출폼 성형공정과;상기 압출 성형된 이피디엠 압출폼의 외주면에 나이론사, 폴리에스터사, 아라미드사로부터 선택된 어느 하나의 섬유사를 편조하되 편조 섬유사가 가능한 한 이피디엠 압출폼의 길이방향으로 배열되도록 편조층을 형성하는 편조공정과;상기 편조층이 형성된 이피디엠 압출폼을 잡아 당기면서 권취하는 프리텐션공정과;상기 프리텐션된 편조층 위에 소정 두께의 점착제를 균일하게 도포하는 점착제 코팅공정과;상기 점착제가 도포된 이피디엠 고무 씰링재를 냉각시키는 냉각공정과;상기 냉각된 점착제 표면에 박리 가능한 이형지를 부착하는 이형지 부착공정과;상기 이형지가 부착된 이피디엠 고무 씰링재를 소정의 크기로 절단하는 절단공정을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 편조층이 형성된 고무 씰링재의 제조방법.
- 제5항에 있어서,상기 압출폼 성형공정은 상기 이피디엠 압출폼의 중심부에 중공부를 형성하는 중공부 형성공정이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 편조층이 형성된 고무 씰링재의 제조방법.
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