KR100902652B1 - 블렌드 고무 조성물 - Google Patents

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Abstract

성형 가공이 용이하고 또한 내마모성이 뛰어난 블렌드 고무 조성물의 제공 및 성형 가공이 용이하고 또한 내마모성이 뛰어난 블렌드 고무 조성물을 이용한 씰 재료를 제공하는 것이다.
아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR)의 중량이 90중량%～10중량%에서, 수소화 니트릴 고무(HNBR)에 메타크릴산(MMA)을 혼합분산하여 이루어진 폴리머 알로이를 10중량%～90중량%의 비율로 혼합하여 이루어진 블렌드 고무 조성물.

Description

블렌드 고무 조성물{RUBBER BLEND COMPOSITION}
본 발명은 블렌드 고무 조성물에 관한 것으로 더욱 상세하게는 오일 씰, 고무 제품, 씰 부품에 매우 적합하게 사용할 수 있는 블렌드 고무 조성물에 관한 것이다.
NBR는 아크릴로니트릴과 부타디엔의 공중합체계 합성고무로 내한성, 내유성, 성형 가공성이 우수하다는 것은 이미 알려져 있다. 그래서 자동차, 산업기계공업 등의 폭 넓은 분야에서 오일 씰, ○링, 패킹 등의 씰용 재료로서 이용되고 있다.
근래에 내압, 습동(Slide), 운동용 용도로의 이용이 검토되고 있는데, NBR가 오일 씰용 재료로서 사용된 경우에 강도 부족, 내마모성 부족에 의한 봉합 파손으로 오일이 새는 경우가 있었다.
내마모성을 개량하기 위해서 NBR에 카본 블랙을 다량 배합해도 충분한 내마모성을 얻는 것은 곤란했다.
한편 NBR의 이중 결합 부분만을 선택적으로 수소화한 수소화 니트릴 고무(HNR)에, ZnO, 메타크릴산(MMA)을 블렌드하여 과산화물로 가교한 고무가 고강도, 고경도인 것이 비 특허문헌 1, 2에 보고되어 있다.
이 폴리머 알로이로부터 얻은 고무는 분명히 고강도이고, 내마모성에 매우 우수하 지만, 금형 이형성이 떨어진다는 결점이 있어, 씰용 재료로서는 적합하지 않다고 하는 문제가 있었다.
비특허 문헌 1 : Saito,Y.,Fujino,A.,Ikeda,A. : SAE Technical Parer Series, 890359(1989)
비특허 문헌 2 : 고무 공업 편람 제 4판(일본 고무 협회편) 평성 6(1994)년 발행 99페이지
특허 문헌 l : 특개2001-032845 NBR를 내압 ○링 씰에 사용하고 있다.
특허 문헌 2 : 특개2000-017110 NBR 고무 조성물을 차량의 쇽업 소버(shock absorber)용 씰로서 이용하여 습동성을 담보로 하고 있다.
[기술적 과제]
여기서 본 발명은, 성형 가공이 용이하고 또한 내마모성이 뛰어난 블렌드 고무 조성물을 제공하는 것을 과제로 한다.
또한 본 발명은 성형 가공이 용이하고 또한 내마모성이 뛰어난 블렌드 고무 조성물을 이용한 씰 재료를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한 본 발명의 다른 과제는 이하의 기재에 의해 명확하게 된다.
[기술적 해결방법]
본 발명의 상기 과제는 이하의 각 발명에 의해 해결된다.
청구항 1 기재의 발명은 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR)의 중량이 90중량%～10중량%에 대하여, 수소화 니트릴 고무(HNBR)에 메타 크릴산(MMA)을 혼합분산하여 이루어진, CN함량 18～44중량%, 옥소값 7～56㎎/l00㎎인 폴리머 알로이를 10중량%～90중량%의 비율로 혼합하여 이루어지며, 산화아연을 함유하는 것을 특징으로 하는 블렌드 고무 조성물이다.
청구항 2 기재의 발명은 상기 폴리머 알로이가 수소화 니트릴 고무(HNBR)에 금속 아연 또는 아연 화합물과 메타크릴산(MMA), 또는 폴리 메타크릴산 아연 중 어느 하나를 선택하여 선택된 성분을 분산시켜 얻은 것인 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 블렌드 고무 조성물이다.
삭제
청구항 4 기재의 발명은 씰용 재료로서 이용되는 것을 특징으로 하는 청구항 1 항 내지 2항 중 어느 한 항 기재의 블렌드 고무 조성물이다.
청구항 5 기재의 발명은 내압용, 습동용 또는 운동용 중 어느 하나 이상이 씰용 재료로서 이용되는 것을 특징으로 하는 청구항 4 기재의 블렌드 고무 조성물이다.
삭제
[발명의 효과]
청구항 1항, 2항 기재의 발명에 의하면, 내마모성, 금형 이형성이 뛰어난 블렌드 고무 조성물을 얻을 수 있다.
또한 청구항 4 기재의 발명에 의하면 봉합성이 뛰어난 블렌드 고무 조성물을 얻을 수 있다.
또한 청구항 5 기재의 발명에 의하면 얻어진 블렌드 고무 조성물이 오일 씰, ○링, 패킹 등의 내압용, 습동용, 운동용 중 어느 하나 이상이 부위에 이용되는 씰재로서 유효하다.
[발명의 실시를 위한 최선의 형태]
이하, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
본 발명에 이용되는 NBR로서는, 아크릴로니트릴 함량 15～48%의 아크릴로니트릴-부타디엔 고무를 이용할 수 있는데, 그 중에서도 아크릴로니트릴 함량 15～35%인 것이 바람직하고, 따라서 니트릴 함량이 낮은 경우(15～24%), 니트릴 함량이 중간인 경우(25～30%), 니트릴 함량이 중간 이상인 경우(31～35%) 모두를 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명에서 이용되는 폴리머 알로이는, 수소화 니트릴 고무(HNBR)에 메타 크릴산(MMA)을 혼합분산하여 이루어진 것이다. 상기 폴리머 알로이로서는 수소화 니트릴 고무(HNBR)에, 금속 아연 또는 아연 화합물(아연 산화물 등)과 메타 크릴산(MMA), 또는 폴리 메타크릴산 아연 중 어느 하나를 선택하여 선택된 성분을 혼합분산시켜 얻는 것이 바람직하다.
혼합분산은 믹서, 고압 균질기(homogenizer), 초음파 분산기 등에 의해 실행할 수 있고, 고도로 분산시키는 것이 바람직하다.
상기 폴리머 알로이는, CN함량 18～44 중량%, 옥소값 7～56㎎/100㎎인 것이 바람직하다. CN함량 및 옥소값이 상기 범위이라면 본 발명의 내마모성 향상 효과를 얻을 수 있으므로 바람직하다.
이러한 폴리머 알로이는 시판품으로서 입수할 수 있고, 일본 제온 주식회사 제품 제오포르테 ZSC-2395나 ZSC-2295 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서 NBR와 폴리머 알로이의 배합비는, NBR 90중량%～10중량%에 대하여 폴리며 알로이를 10중량%～90중량%으로 하는 배합이다. NBR가 90중량%를 넘고, 또한 폴리머 알로이가 10중량%미만이면, 금형 이형성은 좋지만 내마모성이 부족하다는 문제가 생기고, 또한 NBR가 10중량%미만이고, 또한 폴리머 알로이가 90중량%를 넘으면, 내마모성은 좋지만 금형 이형성이 부족하다는 문제가 발생되어, 어느 것도 본 발명의 과제를 해결할 수 없다.
본 발명의 블렌드 고무 조성물에는, 가류제(예를 들면 유황, 일염화 유황(sulphur monochloride), 셀렌, 텔루르 등의 무기계 가류제 ; 함 유황 유기 화합물, 디티오카바민산(dithiocarbamate), 옥심(oxime)류 등의 유기계 가류제 ; 디쿠밀퍼록사이드(dicumyl peroxide), 2,5-디메틸-2,5 디(제 3 부틸 퍼옥시) 헥산, 벤조일 퍼록사이드, 디라우로일퍼록사이드, l, 3 디(제 3 부틸 퍼옥시 이소프로필) 벤젠 등의 유기 과산화물 등), 가류 촉진조제(예를 들면 산화 아연, 활성 아연화(亞鉛華), 표면 처리 아연화, 복합 아연화, 산화 마그네슘 등의 금속 산화물 ; 탄산 아연 등의 금속 탄산염 ; 수산화 칼슘 등의 금속 수산화물 ; 스테아린산 등의 유기계 활성제 등), 가류 촉진제(예를 들면 설펜 아미드계, 티우람계 등), 노화 방지제(예를 들면 아민계, 페놀계 등), 연화제 및 가소제(예를 들면 파라핀계 연화제, 방향족계 연화제, 나프텐 연화제 등), 보강제 또는 충전제(예를 들면 카본 블랙, 실리카 등), 가공조제(예를 들면 스테아린산 등의 윤활제 등) 등을 필요에 따라서 적절하게 첨가하여, 이것들을 니더, 오픈 롤 등을 이용하여 혼연한다.
혼연물(混練物)은 일반적으로 약 150～200℃에서 약 3～60분간 행해지는 프레스 가류 및 약 100～180℃에서 약 0.5～5시간 행해지는 오븐 가류(2차 가류)에 의해 가류성형된다.
본 발명의 블렌드 고무 조성물은 씰용 재료로서 이용되어 내압용, 습동용 또는 운동용 중 어느 하나 이상의 씰용 재료로서 이용되는 것이 바람직하다. 또한 씰 재료로는 정적 씰 및 동적 씰 모두를 포함한다.
이하, 실시예에 의해 본 발명의 효과를 예증한다.
(사용 성분)
NBR(JSR사 제품 「JSR　N251H」)
: 결합 아크릴로니트릴 량 24%, 무니 점성도 ML1＋4(100℃) 88
폴리머 알로이(ZSC2395 : 일본 제온사 제품)
SRF 카본 블랙
산화 아연
스테아린산
티오 에스테르(오사카 유기화학공업(주) 제품 「KOS-2」)
아민케톤계 노화 방지제 RD(오우치 신흥화학 제품 노크락크 224)
알킬아릴파라페닐렌디아민계 노화 방지제 3C(오우치 신흥화학 제품 노크락크 810NA)
파라핀 왁스(융점 75℃이상)
유황
티아졸계 가류 촉진제 DM(오우치 신흥화학 제품 노크세라 DM―P)
디티오카아바민산계 가류 촉진제 BZ(오우치 신흥화학 제품 노크세라 BZ-P)
퍼 부틸(Per Butyl) P(일본 유지사 제품)
이상의 각 성분을 표 1에 나타낸 배합량으로, 니더 및 오픈 롤로 혼연하여 열 프레스에 의해 180℃에서 10분간 가류한 후, 150℃에서 30분간의 오븐에 의한 2차 가류를 행하여 테스트 부분(test piece : 블렌드 고무 조성물)을 얻었다.
테스트 부분을 상태 물성 측정, 내마모성 실험에 이용했다.
(실험 및 평가)
마모 실험 방법에 의한 내마모성의 평가
신동 과학 주식회사 제품의 표면성 측정기를 이용하여 0.4 ㎜φ의 SUS 스틸볼의 마찰자, 하중 450g, 이동 속도 400㎜/분 , 이동거리 30㎜의 조건 하에서, 400회 왕복 이동시킨 후, JIS B0601에 준하는 표면 거칠기 측정기(동양 정밀 제품)를 이용하여 평균 거칠기Rz를 측정하고, 실험 후의 마모된 깊이에서 내마모성을 이하의 기준으로 평가했다.
평가 기준
◎ : 마모 깊이 30㎛이하
○ : 30～40㎛
△ : 40～50㎛
× : 50㎛이상
금형 이형성 평가
열 프레스에 의해 170℃에서 20분의 조건 하에서 테스트 부분을 가류한 후의 금형 이형성을 이하의 기준으로 평가했다.
평가 기준
◎ : 아주 좋다
○ : 좋다
△ : 보통
× : 나쁘다
○이상에서 기능이 만족된다.
[표 l]
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 비교예1 비교예2 비교예3
NBR(JSR N251H) 90 80 70 50 30 10 100 100 -
ZSC(ZSC2395) 10 20 30 50 70 90 ― - 100
SRF 카본 150 130 110 80 55 30 175 80 10
ⅡSAF 카본 - - - - - - - 65 -
산화 아연 5 5 5 5 5 5 5 5 5
스테아린산 2 2 2 2 2 2 2 2 2
티오에스테르 15 15 15 15 15 15 15 15 15
노화방지RD 1 1 1 1 1 1 1 1 1
노화방지3C 1 1 1 1 1 1 1 1 1
파라핀 왁스 1 1 1 1 1 1 1 1 1
유황 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 -
촉진제 DM10 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 -
촉진제 BZ 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 -
유기과산화물(퍼부틸P) 2 2 2 2 2 2 2 2 2
상태 Hs(듀로 A) 94 94 94 94 94 94 94 94 94
Tb 23.0 24.8 26.9 29.4 32.6 34.2 17.1 22.3 35.0
Eb 90 100 110 120 130 140 80 110 150
마모 실험 결과 ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ △ × ◎
금형이형성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ◎ ◎ ×
본 발명은 성형가공이 용이하고, 또한 내마모성이 뛰어나서 오일씰, 고무제품 및 씰부품에 매우 적합하게 사용할 수 있다.

Claims (5)

  1. 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR)의 중량이 90중량%～10중량%에 대하여, 수소화 니트릴 고무(HNBR)에 메타 크릴산(MMA)을 혼합분산하여 이루어진, CN함량 18～44중량%, 옥소값 7～56㎎/l00㎎인 폴리머 알로이를 10중량%～90중량%의 비율로 혼합하여 이루어지며, 산화아연을 함유하는 것을 특징으로 하는 블렌드 고무 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리머 알로이가 수소화 니트릴 고무(HNBR)에 금속 아연 또는 아연 화합물과 메타크릴산(MMA), 또는 폴리 메타크릴산 아연 중 어느 하나를 선택하여 선택되는 성분을 분산시켜 얻은 것인 것을 특징으로 하는 블렌드 고무 조성물.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 씰용 재료로서 이용되는 것을 특징으로 하는 블렌드 고무 조성물.
  5. 제 4항에 있어서, 내압용, 습동용 또는 운동용 중 어느 하나 이상의 씰용 재료로서 이용되는 것을 특징으로 하는 블렌드 고무 조성물.
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