KR100750572B1 - 초저팽창 브레이크 고무 호스와 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 내부 고무관, 제1 보강층, 제2 보강층 및 외부 고무관으로 이루어지고, 제1 보강층을 형성하는 보강 섬유에 침투되고 가황 온도에서 경화되는 열경화성 수지를 보강 섬유의 내부에까지 침투시키고, 이것을 가황에 이해 경화시켜, 제1 보강층을 일체의 경화층으로 한 것을 특징으로 하는 초저팽창 브레이크 고무 호스에 관한 것이다. 경화층으로 그렇게 형성함으로써, 제1 보강층의 보강 섬유간의 미끄러짐을 억제할 수 있고, 팽창량이 적고 내구성이 우수한 브레이크 고무 호스를 얻을 수 있다. 그리고, 상기 고무 호스는 내부 고무관에 제1 보강층을 편조하는 공정, 상기 제1 보강층을 형성하는 보강 섬유에 침투 가능한 저점도의 열경화성 수지액에 상기 보강 섬유를 침지시켜 보강 섬유에 열경화성 수지액을 침투시키는 공정, 제2 보강층을 편조하는 공정, 제2 보강층의 외면에 외부 고무관을 압출 성형하는 공정을 연속적으로 수행함으로써 제조할 수 있다.

Description

초저팽창 브레이크 고무 호스와 그 제조 방법{ULTRALOW EXPANSION BRAKE RUBBER HOSE AND ITS PRODUCTION METHOD}

본 발명은 자동차의 브레이크 장치에 사용하는 브레이크 고무 호스에 관한 것으로, 상세하게는 초기 압력 시의 팽창량이 매우 작은 초저팽창 브레이크 고무 호스와 그 제조 방법에 관한 것이다.

자동차의 유압 브레이크 장치에 있어서, 브레이크 페달을 밟는 힘은 마스터 실린더에 의해 유압으로 변환되어, 브레이크 고무 호스를 통해 각 휠 실린더에 전달된다. 종래의 브레이크 고무 호스는 고무관과 편조에 의한 보강층으로 구성된다. 도 3은 브레이크 고무 호스의 일부를 잘라내어 도시한 사시도이다. 브레이크 고무 호스는, 브레이크액에 내성이 있는 에틸렌·프로필렌·디엔 고무(EPDM), 스티렌·부타디엔 고무(SBR) 등에 의한 내부 고무관(1), 보강사로서 비닐론사를 편조함으로써 형성된 제1 보강층(2), 천연 고무(NR), EPDM, 부틸 고무(IIR) 등에 의해 제조된 중간 고무층(3), 비닐론사를 편조하여 이루어진 제2 보강층(4), 및 EPDM, 클로로프렌 고무(CR)에 의한 외부 고무관(5)으로 구성되어 있다.

또한, 전술한 구성의 브레이크 고무 호스의 제조 방법은 다음과 같다. 먼저, 미리 준비한 긴 수지 맨드릴(mandrel)의 외주에 내부 고무관(1)을 압출 성형하 고, 내부 고무관(1)의 외표면에 제1 보강층(2)을 편조한다. 다음에, 제1 보강층(2)의 외주면에 중간 고무층(3)을 압출기에 의해 압출 형성하거나, 긴 고무 테이프를 권취하여 형성한다. 고무 테이프를 권취하는 경우에는, 고무 테이프를 권취하면서 그 위에 제2 보강층(4)을 편조한다. 다음에, 제2 보강층(4)의 외주에 외부 고무관(5)을 압출 성형한다. 이들 고무 호스를 긴 맨드릴과 함께 가황하고, 가황 후에, 수압을 이용하여 긴 맨드릴을 빼내며, 후에 긴 고무 호스를 소정 길이로 절단하여 사용한다.

최근, 엔진의 기술이 진보됨과 동시에 도로 환경이 정비되고, 차량이 고속화하고 있으며, 그에 따라 브레이크 성능에 한층 더 관심이 고조되고, 브레이크 성능이 엄격한 기준을 만족시킬 것이 요구되고 있다. 특히, 제동 능력과 브레이크 필링(제동감)에 대해서는 엄격한 기준이 요구되고 있다. 브레이크 고무 호스에 가해지는 압력 범위 내에서, 브레이크 필링에는 0∼2.94 MPa의 저압이 관계되어 있다. 이러한 저압에서도 호스의 내용적(內容積)이 팽창하는 원인은, 호스 구조 중에서 섬유 보강층의 섬유 자신이 탄성적으로 신장하기 때문이 아니라, 편조된 보강 섬유가 섬유간에 상호 미끄러짐이 생기거나, 편조의 느슨함이 크게 영향을 미치는 것으로 생각되고 있다.

특히, 내용적의 팽창을 지배하고 있는 것은 제1 보강층(2)이다. 따라서, 편조된 보강 섬유간의 미끄러짐을 억제하기 위해서, 종래에는 내부 고무관(1)의 외주면에 편조되는 보강 섬유(비닐론사)를 접착제에 의해 접착 고정하는 방법이 채용되고 있다.

그러나, 접착제에 의해 보강 섬유를 내부 고무관의 외주면에 접착 고정하는 방법에는 다음과 같은 문제가 있다. 즉, 접착제에는 통상적으로 고무계 용액형 가황 접착제가 사용된다. 고무계 용액형 가황 접착제는 용제를 함유하고 있으므로, 고무관(1)에 도포한 후, 일정 시간 건조시켜야만 한다. 이 때문에, 내부 고무관(1)에 고무계 용액형 가황 접착제를 도포한 후, 즉시 제1 보강층(2)을 편조할 수 없어서 연속된 제조 공정으로 할 수 없었다.

또한, 이 방법에서는, 내부 고무관과 보강 섬유는 접착되어 있지만, 보강 섬유끼리는 반드시 접착되어 있는 것은 아니다. 이 때문에, 제1 보강층(2)의 보강 섬유는 내부 고무관(1)에 접착한 상태로 내부 고무관과 함께 변위되고, 제1 보강층(2)의 보강 섬유간의 상호 미끄러짐을 완전히 억제할 수 없다고 하는 문제가 있다. 따라서, 제1 보강층(2)의 보강 섬유를 내부 고무관에 접착하기만 해서는 팽창량이 작은 브레이크 고무 호스를 얻을 수 없었다.

본 발명은 이러한 사항을 감안하여 이루어진 것으로, 이하의 목적하는 브레이크 고무 호스와 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적 중 하나는, 제1 보강층의 보강 섬유간의 상호 미끄러짐을 완전히 억제한 브레이크 고무 호스와 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 제1 보강층의 보강 섬유간의 상호 미끄러짐을 완전히 억제함으로써 초저팽창 브레이크 고무 호스와 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위해 다음과 같은 구성으로 하였다. 즉, 본 발명에 따른 초저팽창 브레이크 고무 호스는 내부 고무관, 제1 보강층, 제2 보강층 및 외부 고무관으로 구성된다. 제1 보강층을 형성하는 보강 섬유로 가황 온도에서 경화되는 열경화성 수지를 침투시킨 보강 섬유를 이용하고, 이를 가황에 의해 경화시켜, 제1 보강층을 일체의 경화층으로 한 것을 특징으로 한다.

상기 내부 고무관은 브레이크액이 투과하기 어려운 EPDM으로 형성할 수 있고, 외부 고무관도 같은 EPDM으로 형성할 수 있다. 제1 보강층과 제2 보강층을 형성하는 보강 섬유로는 비닐론사를 이용할 수 있다. 보강 섬유에 침투시키는 열경화성 수지로는 멜라민 수지 또는 페놀 수지를 사용할 수 있다.

또한, 전술한 구성의 초저팽창 브레이크 고무 호스의 제조 방법은, 내부 고무관에 제1 보강층을 편조하는 공정, 상기 제1 보강층을 형성하는 보강 섬유에 침투 가능한 저점도의 열경화성 수지액에 상기 보강 섬유를 침지시켜 보강 섬유에 열경화성 수지액을 침투시키는 공정, 제2 보강층을 편조하는 공정, 제2 보강층의 외면에 외부 고무관을 압출 성형하는 공정을 연속적으로 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 열경화성 수지액을 침투시키는 공정에서는, 보강 섬유에 침투 가능한 저점도의 열경화성 수지액조를 마련하고, 보강 섬유를 이 수지액조에 강제적으로 침지함으로써 보강 섬유에 열경화성 수지액을 침투시키면 된다. 또한, 외부 고무관을 압출 성형하는 공정에 이어서, 가황에 의해 내부 고무관, 열경화성 수지 및 외부 고무관을 경화시키는 공정을 연속적으로 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 내측 제1 보강층의 보강 섬유에 열경화성 수지를 침투시키고 경화시켜 일체의 경화층으로 하였기 때문에, 내용적의 팽창을 지배하는 제1 보강층이 가압될 때 보강 섬유간의 상호 미끄러짐이 완전히 방지되고, 팽창량이 아주 적게 억제될 수 있다. 따라서, 브레이크 필링 및 내구성이 우수한 브레이크 고무 호스를 얻을 수 있다. 내부 고무관에 제1 보강층을 편조한 후에 열경화성 수지로 제1 보강층의 표면을 피복하여 경화시키기만 해서는 열경화성 수지가 내부 고무관과 제1 보강층 사이에 완전히 침투될 수 없을 뿐만 아니라, 피복하는 수지층의 두께에도 한계가 있어서 보강 섬유를 완전히 경화시킬 수 없다. 따라서, 보강 섬유간의 상호 미끄러짐이 발생되어, 가압 시에 보강 섬유간의 변위를 방지할 수 없다. 열경화성 수지를 보강 섬유의 내부까지 침투시킴으로써, 비로소 제1 보강층을 경화층으로 만들 수 있다.

또한, 열경화성 수지에 의해 경화된 제1 보강층의 외면은 고도의 내마모성을 가지며, 제1 보강층과 제2 보강층 사이의 마멸 방지를 위한 중간 고무층이 불필요하게 된다. 또한, 종래 기술에서와 달리, 용제를 함유하는 고무계 용액형 가황 접착제를 사용하지 않기 때문에, 내부 고무관의 압출 성형과 제1 보강층의 편조를 연속으로 수행하는 제조 공정을 채용할 수 있는 동시에, 용제의 증발에 따른 대기오염 등의 환경 문제도 발생하지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 브레이크 고무 호스의 분해 사시도이고,

도 2는 제조 공정을 도시한 설명도이고,

도 3은 종래의 브레이크 고무 호스의 분해 사시도이다.

본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 도면에 있어서, 10은 브레이크액이 투과하기 어려운 EPDM으로 이루어진 내부 고무관을, 11은 내부 고무관(10)의 외주면에 비닐론사에 의해 편조된 제1 보강층을, 13은 상기 제1 보강층(11)의 외주면에 비닐론사에 의해 편조된 제2 보강층을, 15는 EPDM으로 피복하여 이루어지는 외부 고무관을 지칭한다. 상기 제1 보강층(11)을 형성하는 보강 섬유는, 가황 온도에서 경화되는 열경화성 수지인 멜라민 수지 또는 페놀 수지를 침투시킴으로써 경화되어 일체화된다.

즉, 상기 열경화성 수지는 단지 보강 섬유의 표면을 피복할 뿐만 아니라, 보강 섬유 자체의 내부에 침투하여 보강 섬유 그 자체를 경화시킨다. 따라서, 제1 보강층(11)을 형성하는 각 보강 섬유는 침투한 열경화성 수지에 의해 경화되고, 섬유끼리도 서로 일체화되어 전체가 경화층을 이루고 있다. 제1 보강층(11)이 브레이크 고무 호스의 내압을 견디고, 제2 보강층(13)은 보조적 기능을 수행하는 것에 불과하기 때문에, 제1 보강층(11)의 보강 섬유만을 경화하는 것으로 충분하다.

전술한 구성의 브레이크 고무 호스의 제조 방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 긴 맨드릴(20)에 내부 고무관(10)을 압출기(21)에 의해 압출 성형하고, 상기 내부 고무관(10)의 외면에 편조기(braider: 23)에 의해 제1 보강층(11)을 편조한다. 계속해서, 상기 제1 보강층(11)이 편조된 내부 고무관을 열경화성 수지액(25)에 침지시켜, 보강 섬유에 상기 열경화성 수지액(25)을 침투시킨다. 상기 열경화성 수지액(25)은 보강 섬유에 침투 가능한 낮은 점도로 조정되어 있고, 상기 내부 고무관은 수지액조(27)에 설치된 가압 롤러(28, 30)에 의해 강제적으로 침지되어, 수지액이 제1 보강층(11)에 도포되는 동시에 침투된다.

제1 보강층(11)에 열경화성 수지액을 도포, 침투시킨 후, 편조기(31)에 의해 제2 보강층(13)을 편조하고, 계속해서 압출기(32)에 의해 외부 고무관(15)을 피복 성형한다. 이후에는 종래와 같이, 가황하여 내부 고무관(10) 및 외부 고무관(15)과 함께, 제1 보강층에 침투된 열경화성 수지를 경화시키면 된다.

전술한 제조 방법에 있어서, 제1 보강층 및 제2 보강층을 형성하고, 마지막으로 외부 고무관을 압출 성형하는 점에서는 기본적으로 종래의 제조 방법과 동일하다. 종래의 제조 방법과 다른 것은, 제1 보강층(11)의 편조 공정 다음에 종래에 행해지는 중간 고무층의 압출 성형 대신에 열경화성 수지액을 도포, 침지하는 공정을 두고, 중간 고무층의 압출 공정을 생략한 점이다.

실시예

다음에, 본 발명의 구체적 실시예에 대해서 설명한다.

실시예에서는, EPDM을 이용하여 내경 3.4 mm, 외경 5.0 mm인 내부 고무관(10)을 형성하였다. 1200 데니어의 비닐론을 이용하여 2개 ×20 캐리어에 의해 제1 보강층(11)을 편조하였다. 그 후 멜라민 수지를 침투시키고, 침투된 멜라민 수지를 가황에 의해 고무와 함께 경화시켰다. 1200 데니어의 비닐론을 이용하여 3개 ×24 캐리어에 의해 제2 보강층(13)을 편조하였다. EPDM을 이용하여 내경 8.0 mm, 외경 10.4 mm인 외부 고무관(15)을 형성하였다.

한편, 비교예는 내부 고무관, 제1 보강층, 제2 보강층 및 외부 고무관의 구 성은 상기 실시예와 동일하지만, 제1 보강층과 제2 보강층 사이에 종래와 마찬가지로 0.25 mm 두께의 천연 고무에 의한 중간 고무층이 마련되는 동시에, 제1 보강층을 내부 고무관의 외면에 접착하여 형성하였다.

실시예와 비교예의 시험 결과는 이하와 같다.

상기 실시예와 비교예의 고무 호스에 대해서, 각각의 팽창량과 내구성에 대해서 시험하였다. 시험 조건은 JIS D2601에 따라 행하였다.

내구성은 위프(Whip) 시험을 행하였다. 시험 결과는 표 1에 나타낸 바와 같다.

		실시예	비교예
호스 팽창량 (cc/m)	압력 0.98 Mpa	0.04	0.10
	압력 1.96 Mpa	0.09	0.13
	압력 2.94 Mpa	0.11	0.16
위프 시험		200 시간 이상	200 시간 이상

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예의 고무 호스는 비교예에 비하여 팽창량이 작고 내구성에 있어서도 손색이 없다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 초저팽창 브레이크 고무 호스와 그 제조 방법은 브레이크 페달에 가해지는 힘을 마스터 실린더에 의해 유압으로 변환하는 자동차의 유압 브레이크 장치용 브레이크 고무 호스로서 적합하다.

Claims (7)

1. 내부 고무관, 제1 보강층, 제2 보강층, 및 외부 고무관으로 구성되고, 제1 보강층을 형성하는 각 보강 섬유의 사이에 열경화성 수지를 침투시킨 후, 상기 수지층을 가황 온도에서 경화시킴으로써, 제1 보강층을 일체의 경화층으로 한 것을 특징으로 하는 초저팽창 브레이크 고무 호스.
2. 제1항에 있어서, 상기 열경화성 수지는 멜라민 수지인 것을 특징으로 하는 초저팽창 브레이크 고무 호스.
3. 제1항에 있어서, 상기 열경화성 수지는 페놀 수지인 것을 특징으로 하는 초저팽창 브레이크 고무 호스.
4. 내부 고무관에 제1 보강층을 편조하는 공정, 상기 제1 보강층을 형성하는 보강 섬유에 침투 가능한 저점도의 열경화성 수지액에 상기 보강 섬유를 침지시켜 보강 섬유에 열경화성 수지액을 침투시키는 공정, 제2 보강층을 편조하는 공정, 상기 제2 보강층의 외면에 외부 고무관을 압출 성형하는 공정을 순차적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 초저팽창 브레이크 고무 호스의 제조 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 열경화성 수지액을 침투시키는 공정에서는, 보강 섬유 에 침투 가능한 저점도의 열경화성 수지액조를 마련하고, 보강 섬유를 이 수지액조에 강제적으로 침지시킴으로써 보강 섬유에 열경화성 수지액을 침투시키는 것을 특징으로 하는 초저팽창 브레이크 고무 호스의 제조 방법.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 열경화성 수지액은 멜라민 수지액 또는 페놀 수지액인 것을 특징으로 하는 초저팽창 브레이크 고무 호스의 제조 방법.
7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 외부 고무관을 압출 성형하는 공정에 이어서, 내부 고무관, 열경화성 수지 및 외부 고무관을 경화시키는 가황 공정을 연속적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 초저팽창 브레이크 고무 호스의 제조 방법.

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