KR101582914B1

KR101582914B1 - 테프론이 코팅된 플로팅 씰

Info

Publication number: KR101582914B1
Application number: KR1020140086308A
Authority: KR
Inventors: 백광세
Original assignee: (주)엘라켐
Priority date: 2014-07-09
Filing date: 2014-07-09
Publication date: 2016-01-07

Abstract

본 발명은 테프론이 코팅된 플로팅 씰에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 NBR에 내한성이 우수한 BR을 혼합하여 씰 본체를 제조함으로써 플로팅 씰에 대한 내한성을 개선시킬 뿐만 아니라, 상기 씰 본체의 표면에 테프론을 코팅함으로써 플로팅 씰에 대한 내유성, 내열성 및 내마모성 등을 동시에 개선할 수 있도록 하는, 테프론이 코팅된 플로팅 씰에 관한 것이다.

Description

테프론이 코팅된 플로팅 씰{FLOATING SEAL COATED TEFLON}

본 발명은 NBR(acrylonitrile butadiene rubber)에 내한성이 우수한 BR(butadiene rubber)을 혼합하여 씰 본체를 제조함으로써 플로팅 씰(floating seal)에 대한 내한성을 개선시킬 뿐만 아니라, 상기 씰 본체의 표면에 테프론(teflon)을 코팅함으로써 플로팅 씰에 대한 내유성, 내열성 및 내마모성 등을 동시에 개선할 수 있도록 하는, 테프론이 코팅된 플로팅 씰에 관한 것이다.

일반적으로 플로팅 씰은 중장비 또는 전차 등의 궤도 주행체의 롤러에 조립되는 습동 윤활체로써 통상 도 1에 도시된 바와 같이, 고무 씰(10)과 금속 링(20)으로 이루어진 한쌍의 씰 부재가 상호 대향되게 장착되어 이루어진다.

한편, 상기와 같은 플로팅 씰은 습동 윤활체로써 사용됨에 따라 필수적으로 기어오일(예를 들면, 80W-90 gear oil)에 대한 내유성이 우수해야하며, 더욱이 중장비 또는 전차 등의 궤도 주행체의 주행환경(지구온난화, 사막, 극지방, 토사, 진흙 등)을 고려할 때, 내열(노화)성, 내한성, 내마모성 등을 동시에 만족해야 한다.

하지만, 종래 플로팅 씰은 주 기재로 NBR을 사용하고 있으나, 이 NBR의 배합기술만으로는 내유성, 내한성, 내열성, 내마모성 등을 동시에 만족시키지 못하는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위하여, 특허문헌 1에서는 NBR에 카본블랙(carbon black)과 같은 보강성 충진제를 첨가하여 그 물성을 향상시키고자 하였으나, 특허문헌 1의 경우, 내마모성이 일부 개선될수는 있으나, 여전히 내유성, 내한성, 내열성 등이 미비한 문제점이 있었다.

특허문헌 1 : 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0132269호 "내마찰성과 내마모성이 향상된 가스리프트용 씰 고무조성물"

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, NBR에 내한성이 우수한 BR을 혼합하여 씰 본체를 제조함으로써 플로팅 씰에 대한 내한성을 개선시킬 뿐만 아니라, 상기 씰 본체의 표면에 테프론을 코팅함으로써 플로팅 씰에 대한 내유성, 내열성 및 내마모성 등을 동시에 개선할 수 있도록 함을 과제로 한다.

본 발명은 플로팅 씰에 있어서, 씰 본체(100)의 표면에 테프론(200)이 코팅되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 테프론이 코팅된 플로팅 씰을 과제의 해결 수단으로 한다.

여기서 사용되는 상기 씰 본체(100)는, NBR 46 ~ 56 중량%, BR 4 ~ 6 중량%, 카본블랙 32 ~ 35 중량%, 금속산화물 2 ~ 3 중량%, 노화방지제 2 ~ 3 중량%, 가소제 2 ~ 3 중량%, 가교제 1 ~ 2 중량% 및 촉진제 1 ~ 2 중량%로 이루어지는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 테프론(200)은, 액상 테프론으로써 씰 본체(100)의 표면에 15±5㎛ 두께로 분사되어 코팅되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 씰 본체(100)를 제조하기 위해 사용되는 상기 금속산화물은, 산화카드늄, 산화아연, 산화마그네슘, 산화수은, 산화주석, 산화납 또는 산화칼슘 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하며, 상기 노화방지제는,알파-디메틸벤즐-디페니라마인, 니켈디부틸디티오카바메이트로 또는 머캡토벤조아미다졸 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하고, 상기 가소제는, 디옥틸 프탈레이트, 방향족 프로세스 오일, 파라핀 오일 또는 에스테르 오일 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하며, 상기 가교제는, 유황 또는 퍼옥사이드 가교제로써 t-부틸퍼옥시이소프로필카르보네이트, t-부틸퍼옥시라우릴레이트, t-부틸퍼옥시아세테이트, 디-t-부틸디퍼옥시프탈레이트, t-디부틸퍼옥시말레인산, 시클로헥사논퍼옥사이드, t-부틸큐밀퍼옥사이드, t-부틸히드로퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 디큐밀퍼옥사이드, 1,3-비스(t-부틸퍼옥시이소프뢸)벤젠, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 디-t-부틸퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)-3-헥산, n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발러레이트, 또는 a,a-비스(t-부틸퍼옥시)디이소프로필벤젠 중에서 단독 또는 2종 이상을 병용하여 사용하고, 상기 촉진제는, N-씨클로헥실-2-벤조티아졸릴설펜아마이드 또는 테트라메틸티우람 디설파이드를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 NBR에 내한성이 우수한 BR을 혼합하여 씰 본체를 제조함으로써 플로팅 씰에 대한 내한성을 개선시킬 뿐만 아니라, 상기 씰 본체의 표면에 테프론을 코팅함으로써 플로팅 씰에 대한 내유성, 내열성 및 내마모성 등을 동시에 개선할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 플로팅 씰을 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 플로팅 씰을 나타낸 도면

본 발명은 상기의 효과를 달성하기 위한 테프론이 코팅된 플로팅 씰에 관한 것으로써, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하, 본 발명에 따른 테프론이 코팅된 플로팅 씰을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 NBR에 내한성이 우수한 BR을 혼합하여 씰 본체(100)를 제조함으로써 플로팅 씰에 대한 내한성을 개선시킬 뿐만 아니라, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 씰 본체(100)의 표면에 테프론(200)을 코팅함으로써 플로팅 씰에 대한 내유성, 내열성 및 내마모성 등을 동시에 개선할 수 있도록 하는 것을 과제로 한다.

구체적으로, 상기 씰 본체(100)는 NBR 46 ~ 56 중량%, BR 4 ~ 6 중량%, 카본블랙 32 ~ 35 중량%, 금속산화물 2 ~ 3 중량%, 노화방지제 2 ~ 3 중량%, 가소제 2 ~ 3 중량%, 가교제 1 ~ 2 중량% 및 촉진제 1 ~ 2 중량%로 이루어진다.

상기 NBR은 본 발명에 따른 씰 본체(100)를 제조하기 위한 주 기재로써, 후술되어질 BR의 혼합을 고려할 때, 아크릴로니트릴(acrylonitrile)의 함량이 18% 내외인 저니트릴 NBR을 사용한다. 이때 상기 NBR의 함량이 46 중량% 미만일 경우, 메탈링을 일정한 힘으로 지지해 주는 탄성(energizer)이 저하될 우려가 있으며, 56 중량%를 초과할 경우 후술되어질 BR 또는 카본블랙의 함량이 상대적으로 감소하여 내한성 및 내마모성과 기계적 강도 등이 저하될 우려가 있다.

상기 BR은 플로팅 씰의 내한성 등을 향상시키기 위해 첨가되는 것으로, BR의 함량이 4 중량% 미만일 경우, 내한성의 향상을 기대하기 어려우며, 6 중량%를 초과할 경우, 상대적으로 NBR의 함량이 감소하여 내유성이 저하될 우려가 있으며, 상기 BR 이외에 SBR을 적용하는 것도 가능하다.

상기 카본블랙의 경우, 플로팅씰의 내마모성 등을 향상시키기 위해 첨가되는 것으로, 카본블랙의 함량이 32 중량% 미만일 경우, 내마모성 등의 향상을 기대하기 어려우며, 35 중량%를 초과할 경우, 상대적으로 NBR 또는 BR의 함량이 감소하여 탄성 또는 내한성이 저하될 우려가 있다.

그외 금속산화물, 노화방지제, 가소제, 가교제 및 촉진제의 경우, 이 기술분야에서 널리 이용되고 있는 첨가제로써 그 상세한 설명은 생략한다. 아울러, 상술한 첨가제 이외에도 이 기술분야에서 사용되는 다양한 첨가제를 적용할 수도 있다. 단, 상기 금속산화물은, 산화카드늄, 산화아연, 산화마그네슘, 산화수은, 산화주석, 산화납 또는 산화칼슘 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하며, 상기 노화방지제는,알파-디메틸벤즐-디페니라마인, 니켈디부틸디티오카바메이트로 또는 머캡토벤조아미다졸 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하고, 상기 가소제는, 디옥틸 프탈레이트, 방향족 프로세스 오일, 파라핀 오일 또는 에스테르 오일 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하며, 상기 가교제는, 유황 또는 퍼옥사이드 가교제로써 t-부틸퍼옥시이소프로필카르보네이트, t-부틸퍼옥시라우릴레이트, t-부틸퍼옥시아세테이트, 디-t-부틸디퍼옥시프탈레이트, t-디부틸퍼옥시말레인산, 시클로헥사논퍼옥사이드, t-부틸큐밀퍼옥사이드, t-부틸히드로퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 디큐밀퍼옥사이드, 1,3-비스(t-부틸퍼옥시이소프뢸)벤젠, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 디-t-부틸퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)-3-헥산, n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발러레이트, 또는 a,a-비스(t-부틸퍼옥시)디이소프로필벤젠 중에서 단독 또는 2종 이상을 병용하여 사용하고, 상기 촉진제는, N-씨클로헥실-2-벤조티아졸릴설펜아마이드 또는 테트라메틸티우람 디설파이드를 사용하는 것이 바람직하다.

특히, 상기 가교제는 내열노화 및 영구압축줄음율을 향상시키기 위해 황 보충 타입(sulfur donor type) 또는 퍼옥사이드 타입(peroxide type) 또는 퍼옥사이드와 0.1 phr 이하의 유황 공가교시스템을 적용할 수 있다.

상기 테프론(200)은, 상술한 저니트릴 NBR과 BR의 혼합에 따른 내유성을 개선하는 동시에 내유성, 내열성 및 내마모성 등을 동시에 개선하기 위해 첨가되는 것으로, 통상 씰 본체(100)에 대한 탈지, 프라이머 도포 및 건조 후, 액상 테프론을 표면에 분사도포하여 열건조(220℃ X 2시간 내외)하되, 15±5㎛ 두께로 분사하여 코팅하며, 윤활유(예를 들면, 80W-90 gear oil)와 접촉부 및 습동부에 대한 표면 전체 또는 일부분만 선택적으로 코팅할 수 있으며, 테프론 이외에 우레탄이나 UHMW(ultra-high molecular weight) 등을 적용할 수도 있다.

이때, 상기 테프론(200)의 코팅 두께가 상기 범위 하한을 벗어날 경우, 내유성, 내마모성 등의 개선효율이 미비해질 우려가 있고 범위 상한을 벗어날 경우 코팅층의 박리문제 및 고무유연성이 저하될 수 있다.

즉, 본 발명은 NBR에 내한성이 우수한 BR을 혼합하여 씰 본체를 제조함으로써 플로팅 씰(100)에 대한 내한성을 개선시킬 뿐만 아니라, 상기 씰 본체(100)의 표면에 테프론(200)을 코팅함으로써 플로팅 씰에 대한 내유성, 내열성 및 내마모성 등을 동시에 개선할 수 있는 것이다.

이하, 하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니다.

1. 플로팅 씰의 제조

(실시예 1)

씰 본체의 표면에 액상 테프론을 10㎛ 두께로 분사 및 코팅하여 플로팅 씰을 제조하였다. 이때 상기 씰 본체는 NBR 46 중량%, BR 6 중량%, 카본블랙 35 중량%, 금속산화물 3 중량%, 노화방지제 3 중량%, 가소제 3 중량%, 가교제 2 중량% 및 촉진제 2 중량%를 혼합하여 제조하였다.

(실시예 2)

씰 본체의 표면에 액상 테프론을 15㎛ 두께로 분사 및 코팅하여 플로팅 씰을 제조하였다. 이때 상기 씰 본체는 NBR 50.5 중량%, BR 5.1 중량%, 카본블랙 34.7 중량%, 금속산화물 2.8 중량%, 노화방지제 2.2 중량%, 가소제 2.3 중량%, 가교제 1.0 중량% 및 촉진제 1.4 중량%를 혼합하여 제조하였다.

(실시예 3)

씰 본체의 표면에 액상 테프론을 20㎛ 두께로 분사 및 코팅하여 플로팅 씰을 제조하였다. 이때 상기 씰 본체는 NBR 56 중량%, BR 4 중량%, 카본블랙 32 중량%, 금속산화물 2 중량%, 노화방지제 2 중량%, 가소제 2 중량%, 가교제 1 중량% 및 촉진제 1 중량%를 혼합하여 제조하였다.

(비교예 1)

BR을 혼합하지 않고, NBR 52 중량%, BR 6 중량%, 카본블랙 35 중량%, 금속산화물 3 중량%, 노화방지제 3 중량%, 가소제 3 중량%, 가교제 2 중량% 및 촉진제 2 중량%를 혼합하여 씰 본체를 제조하였으며, 테프론을 코팅하지 않고 플로팅 씰을 제조하였다.

2. 플로팅 씰의 평가

상기 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1에 대한 내한성, 내유성, 내열성 및 내마모성을 아래 [표 1]과 같은 시험기준에 준하여 측정하였으며, 그 결과 역시 아래 [표 1]에 나타내었다.

구분	시험기준	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1
내한성	KS M ISO 1432 (TR 10)	- 52℃	- 51℃	-48℃	-40℃
내유성	IRM903 오일 부피변화율,%	+28	+23	+25	+38
내열성	125℃ x 72시간, 경도변화	+6	+3	+5	+3
내마모성	KS M6624, NBS	240%	245%	235%	185%

상기 [표 1]에서와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 ~ 3의 경우, BR 혼합 및 테프론 코팅에 의하여 비교예 1에 비해 내한성, 내유성, 내열성 및 내마모성이 모두 우수함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 테프론이 코팅된 플로팅 씰은 상기의 바람직한 실시 예를 통해 설명하고, 그 우수성을 확인하였지만 해당 기술 분야의 당업자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 씰 본체
200 : 테프론

Claims

플로팅 씰에 있어서,
씰 본체(100)의 표면에 테프론(200)이 코팅되어 이루어지되,
상기 씰 본체(100)는,
NBR 46 ~ 56 중량%, BR 4 ~ 6 중량%, 카본블랙 32 ~ 35 중량%, 금속산화물 2 ~ 3 중량%, 노화방지제 2 ~ 3 중량%, 가소제 2 ~ 3 중량%, 가교제 1 ~ 2 중량% 및 촉진제 1 ~ 2 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 테프론이 코팅된 플로팅 씰.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 테프론(200)은,
액상 테프론으로써 씰 본체(100)의 표면에 15±5㎛ 두께로 분사되어 코팅되는 것을 특징으로 하는, 테프론이 코팅된 플로팅 씰.
제 1항에 있어서,
상기 금속산화물은, 산화카드늄, 산화아연, 산화마그네슘, 산화수은, 산화주석, 산화납 또는 산화칼슘 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하며,
상기 노화방지제는,알파-디메틸벤즐-디페니라마인, 니켈디부틸디티오카바메이트로 또는 머캡토벤조아미다졸 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하고,
상기 가소제는, 디옥틸 프탈레이트, 방향족 프로세스 오일, 파라핀 오일 또는 에스테르 오일 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하며,
상기 가교제는, 유황 또는 퍼옥사이드 가교제로써 t-부틸퍼옥시이소프로필카르보네이트, t-부틸퍼옥시라우릴레이트, t-부틸퍼옥시아세테이트, 디-t-부틸디퍼옥시프탈레이트, t-디부틸퍼옥시말레인산, 시클로헥사논퍼옥사이드, t-부틸큐밀퍼옥사이드, t-부틸히드로퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 디큐밀퍼옥사이드, 1,3-비스(t-부틸퍼옥시이소프뢸)벤젠, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 디-t-부틸퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)-3-헥산, n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발러레이트, 또는 a,a-비스(t-부틸퍼옥시)디이소프로필벤젠 중에서 단독 또는 2종 이상을 병용하여 사용하고,
상기 촉진제는, N-씨클로헥실-2-벤조티아졸릴설펜아마이드 또는 테트라메틸티우람 디설파이드를 사용하는 것을 특징으로 하는, 테프론이 코팅된 플로팅 씰.