KR101378916B1 - 퀵커넥터용 불소실리콘 오링의 고무조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저온성 및 내유성이 우수한 퀵커넥터용 불소실리콘 오링의 고무조성물을 제공한다. 따라서, 본 발명은, 불소실리콘고무로 이루어진 폴리머와, 퍼옥사이드계 가교제와, 옥타메틸사이콜로테트라실록산(otamethylcyclotetrasiloxane)을 포함하는 제1 첨가제를 포함하는 퀵커넥터용 불소실리콘 오링의 고무조성물을 제공한다.

Description

퀵커넥터용 불소실리콘 오링의 고무조성물{RUBBER COMPOSITION OF O-RING FOR QUICK CONNECTOR}
본 발명은 퀵커넥터용 불소실리콘 오링의 고무조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차 연료기관에서 엔진까지 연료를 이송하는 각각의 배관을 연결하는 퀵커넥터에 적용되는 오링에 관한 것이다.
연료탱크는 통상적으로 연료펌프를 모듈화하여 내장하도록 구성되며, 연료펌프에서 토출되는 연료는 연료튜브를 따라 엔진으로 공급된다.
상기 연료튜브는 차체의 형상에 따라 절곡되는 부분이 많으므로 고무재질 또는 플라스틱 재질이나 스틸 재질로 제조될 수 있다. 그리고, 연료튜브의 양측 끝단은 각각 엔진 또는 연료펌프들에 장착된 파이프니플들과 결합되도록 구성된다. 이와 같이, 퀵커넥터는 연료기관에서 엔진까지 연료를 이송하는 각각의 배관을 연결하는 기능을 한다.
한편, 연료튜브와 파이프니플은 연결 부위에서 누수(leakage)가 발생되지 않도록 그리고, 작업자가 더 용이하게 결합시킬 수 있도록 퀵커넥터를 이용하여 연결된다. 상기 퀵커넥터 내부에는 오링(o-ring)이 내장되어 연료 누출을 방지한다.
상기 오링은 연료와 직접 접촉하기 때문에, 일반적으로 내유성이 우수한 불소계 오링이 사용된다. 그런데, 불소계 오링은 내저온성이 좋지 않다.
또한, 내저온성이 우수한 재질의 고무를 사용하는 경우, 퀵커넥터 오링에서 요구되는 내유성이 좋지 않게 된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 내유성 및 내저온성이 우수한 퀵커넥터용 불소실리콘 오링의 고무조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 이루기 위해 본 발명의 실시예에 따른 퀵커넥터용 불소실리콘 오링의 고무조성물은, 불소실리콘고무로 이루어진 폴리머와, 퍼옥사이드계 가교제와, 옥타메틸사이콜로테트라실록산(otamethylcyclotetrasiloxane)을 포함하는 제1 첨가제를 포함한다.
본 발명은, 디메틸비닐-터미네이티드 디메틸, 메틸비닐(dimethyl, methylvinyl-terminated dimethylvinyl siloxane)을 포함하는 제2 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 첨가제는 폴리머 100중량부 대비 0.8 내지 1.5중량부를 가지고, 상기 제2 첨가제는 폴리머 100중량부 대비 0.3 내지 0.7중량부를 가질 수 있다.
상기 폴리머는, 쇼어 A 경도가 75A 내지 90A인 제1 불소실리콘고무와, 쇼어 A 경도가 60 내지 70A인 제2 불소실리콘고무가 배합되어 이루어질 수 있다.
이 경우, 상기 제1 불소실리콘고무 및 상기 제2 불소실리콘고무는 각각 전체 폴리머 대비 30 내지 70 중량부를 가질 수 있다.
본 발명에 따르면 내연료유성 및 저온성이 동시에 향상됨으로써, 보다 엄격한 요구 조건에도 사용이 가능하다.
이하, 본 발명인 퀵커넥터용 불소실리콘 오링의 고무조성물의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 퀵커넥터용 불소실리콘 오링의 고무조성물은, 폴리머와, 가교제와, 첨가제를 포함하여 이루어진다.
폴리머는 불소실리콘고무로 이루어진다. 불소실리콘고무는 실리콘 말단기에 불소기가 치환된 중합체이다. 불소실리콘고무는 종래의 실리콘고무에 비하여 내유성이 우수하다.
상기 불소실리콘고무가 퀵커넥터용 불소실리콘 오링으로서 우수한 기계적 물성치를 가짐과 동시에 내유성을 가지기 위해서, 경도가 서로 다른 불소실리콘고무를 배합하는 것이 바람직하다.
즉, 폴리머는, 쇼어 A 경도가 75A 내지 90A인 제1 불소실리콘고무와, 쇼어 A 경도가 60 내지 70A인 제2 불소실리콘고무가 배합되어 이루어질 수 있다. 제1 불소실리콘고무는 오링의 인장강도를 향상시키는 기능을 한다. 제2 불소실리콘고무는 오링의 내유성을 향상시킨다. 상기 1, 2 불소실리콘고무를 배합시킴으로써, 내유성 및 기계적 물성치를 동시에 향상시킬 수 있다.
상기 제1 불소실리콘고무 및 상기 제2 불소실리콘고무는 각각 전체 폴리머 대비 30 내지 70 중량부를 가지는 것이 바람직하다. 이는 상기 제1 불소실리콘고무가 30 중량부보다 작은 경우에는 내인장강도가 열화되는 반면, 제2 불소실리콘고무가 30중량부보다 작은 경우에는 내유성이 열화되기 때문이다.
이 경우, 보다 바람직하게는, 제1 불소실리콘고무의 함량비가 제2 불소실리콘고무의 함량비보다 15 내지 25 중량부 작은 것이 바람직하다.
통상적으로 불소실리콘고무는 실리콘고무에 비하여 내연료유성이 약하다. 특히, 연료와 접촉하는 부위에 배치된 퀵커넥터용 불소실리콘 오링의 경우에는 내연료유성이 특히 필요로 하며, 이에 따라서 종래에는 불소실리콘고무를 적용하지 못하였다.
본 발명에서는, 상기 오링의 내연료유성을 향상시키기 위하여, 제1 첨가제를 포함한다. 상기 제1 첨가제는 옥타메틸사이콜로테트라실록산(otamethylcyclotetrasiloxane)을 포함할 수 있다. 상기 옥타메틸사이콜로테타라실록산은 실록산결합을 골격으로 한 환상의 중합체로 주로 옥타메틸사이클로테트라실록산(C8H24O4Si4　： 296.62)으로 되어 있으며, 통상적으로　화장품에서 피부컨디셔닝제(유연제),　헤어컨디셔닝제으로 사용되거나, 내열성 첨가제로 사용된다. 상기 옥타메틸사이콜로테타라실록산이 상기 폴리머와 배합되는 경우 특이하게 내산화유성이 향상됨으로써, 결과적으로 볼소실리콘고무를 퀵커넥터용 오링으로 적용할 수 있게 된다.
이와 더불어, 디메틸비닐-터미네이티드 디메틸, 메틸비닐(dimethyl, methylvinyl-terminated dimethylvinyl siloxane)을 포함하는 제2 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 첨가제는 내유성 첨가제로서, 상기 제1 첨가제와 혼합이 되는 경우 보다 우수한 내유성을 가지게 된다.
이 경우, 상기 제1 첨가제는 폴리머 100중량부 대비 0.8 내지 1.5중량부를 가질 수 있으며, 이는 상기 제1 첨가제가 0.8 중량부 미만인 경우에는 상기 내유성 효과가 미미하고, 1.5 중량부를 넘게 되면 내유성이 다시 열화되기 때문이다. 또한, 상기 제2 첨가제는 내유성 효과가 가장 뛰어나게 하기 위하여 폴리머 100중량부 대비 0.3 내지 0.7중량부를 가지는 것이 바람직한데, 이는 상기 중량부가 0.7 중량부를 초과하는 경우 기계적 물성치가 열화된다는 문제점이 있기 때문이다.
본 발명의 고무 조성물은 안료를 더 포함할 수 있다.
안료는 상기 고무를 유색을 띠도록 발현시킨다. 상기 안료는 고무에 대하여 화학적 영향이 없는 물질이 사용 가능하다. 상기 안료는 발현하려고 하는 색에 맞추어, 프탈로 시아닌, 안트라퀴논 레드, 디스아조 오렌지, 티탄크롬 옐로우 및 산화크롬 중 어느 하나일 수 있다. 이 경우, 상기 안료의 함유량은 폴리머 100 중량부에 대하여 0.05 내지 3.0 중량부인 것이 바람직한데, 상기 중량부가 0.05 이하이면 고무의 착색력 및 제반 물성을 나타내지 못하고, 상기 중량부가 3.0을 초과하면, 고무가 연화되어 강도가 하락하는 문제점이 있다.
가교제는 혼련된 고무가 적정 온도로 가열될 때 상기 폴리머를 구성하는 단량체들을 상호 가교하는 기능을 한다. 상기 가교제로는 퍼옥사이드 가교제를 사용할 수 있다. 상기 가교제의 함유량은 폴리머 100 중량부 대비, 1.5 내지 3 중량부를 가지는 것이 바람직하다.
이하에서는, 상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 고무 조성물(이하 편의상 " 실시예 1, 2, 3 " 라고 칭함.)을 종래의 불소실리콘고무의 고무조성물(이하, 편의상 "비교예" 라고 칭함.)간의 성질을 각종 테스트하여 서로 비교함으로써, 상기 효과를 더욱 명확하게 설명한다.
표 1은 상기 각종 테스트에 적용되는 실시예1, 2, 3과 비교예의 구성성분을 비교하여 나타낸 표이다. 표 1에 따르면, 실시예1의 경우 경도가 서로 다른 불소실리콘고무를 배합 사용하였고, 실시예의 경우, 실시예 1에서 제1 첨가제를 사용하였다. 실시예3의 경우 제1 첨가제와 함께 제2 첨가제를 첨가하였다. 반면 비교예의 경우 하나의 경도를 가진 불소실리콘고무를 사용하였고, 첨가제를 적용하지 않았다.
구성성분(중량부) 비교예 실시예1 실시예2 실시예3
폴리머 FVMQ1 ) 100 40 40 40
Shin-Etsu2 ) 0 60 60 60
가교제 PEROXIDE 2 2 2.5 2.5
안료 유색 안료 0.5 0.5 0.5 0.5
제1 첨가제 HT-13) 0 0 1 1
제2 첨가제 AN-34) 0 0 0 0.5
1) FVMQ: 쇼어경도 80A 불소실리콘고무, DOWCORNING
2) Shin-Etsu: 쇼어경도 330A 불소실리콘고무, 신에츠
3) HT-1: DOWCORNING
4) AN-3: DOWCORNING
표 2는 내산화유시험 결과 상기 실시예1, 실시예2 및 실시예3과 비교예를 비교 표시한 표이다. 이 경우, 내산화유시험은 60℃의 온도로서 PN90 연료유에 168시간 노출한 후의 각 기계적 물성치를 비교하였다. 이 경우 PN90이란 자동차 연료유를 사용유과 같은 환경에서 시험하기 위한 시험유로 일반적인 연료유를 산화반응시킨 시험유로 일반적인 연료유보다 가혹한 환경에서 시험이 진행되었다.
그 결과 실시예1의 하나의 불소실리콘고무를 적용한 비교예 대비, 인장강도 변화율, 신율 변화율은 우수하고, 경도변화 및 체적 변화율은 동일한 것을 알 수 있다. 실시예2의 경우 비교예 및 실시예1 대비 모든 항목이 우수한 것을 알 수 있고, 실시예3의 경우가 실시예1의 경우보다 상기 항목들이 더욱 우수한 것을 알 수 있다. 따라서, 제1, 2 첨가제를 첨가한 경우가, 상기 첨가제를 사용하지 않거나, 제1 첨가제를 첨가한 경우보다 우수한 것을 알 수 있다.
항목 비교예 실시예1 실시예2 실시예3
산화유시험
60℃×168Hour
PN90		 경도 변화 (pts) -19 -19 -18 -16
인장강도 변화율 (%) -50 -43 -39 -26
신율 변화율 (%) -29 -26 -20 -4
체적 변화율 (%) +26.8 +26.5 +27.3 +24.5
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 불소실리콘고무로 이루어진 폴리머;
    퍼옥사이드계 가교제;
    옥타메틸사이콜로테트라실록산(otamethylcyclotetrasiloxane)을 포함하는 제1 첨가제;를 포함하는 퀵커넥터용 불소실리콘 오링의 고무조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    디메틸비닐-터미네이티드 디메틸, 메틸비닐(dimethyl, methylvinyl-terminated dimethylvinyl siloxane)을 포함하는 제2 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퀵커넥터용 불소실리콘 오링의 고무조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 첨가제는 폴리머 100중량부 대비 0.8 내지 1.5중량부를 가지고,
    상기 제2 첨가제는 폴리머 100중량부 대비 0.3 내지 0.7중량부를 가지는 것을 특징으로 하는 퀵커넥터용 불소실리콘 오링의 고무조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머는, 쇼어 A 경도가 75A 내지 90A인 제1 불소실리콘고무와, 쇼어 A 경도가 60 내지 70A인 제2 불소실리콘고무가 배합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 퀵커넥터용 불소실리콘 오링의 고무조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 불소실리콘고무 및 상기 제2 불소실리콘고무는 각각 전체 폴리머 대비 30 내지 70 중량부를 가지는 것을 특징으로 하는 퀵커넥터용 불소실리콘 오링의 고무조성물.
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