KR101770963B1 - 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스 및 개질된 무기 세라믹 복합물을 이용한 비석면 시트 및 가스켓 조성물 - Google Patents

아크릴로니트릴부타디엔 라텍스 및 개질된 무기 세라믹 복합물을 이용한 비석면 시트 및 가스켓 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스 및 개질된 무기 세라믹 복합물을 이용한 비석면 시트 및 가스켓 조성물에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 종래 비석면 시트 및 가스켓 제조에 사용되었던 유기용제로 팽윤시킨 니트릴 고무 바인더를 대체하여, 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스에 증점제를 혼합하여 점도가 제어된 기재를 바인더로 적용함으로써, 종래 유기용제를 사용함에 따른 작업환경오염, 생산성 및 경제성 저하 등의 문제를 해결할 수 있도록 하며, 아울러, 비석면 시트 및 가스켓의 제조 시 첨가되는 무기 충전제로써 판상구조의 무기세라믹과 표면개질된 침상구조의 무기세라믹을 혼용한 무기 세라믹 복합물을 적용하되, 그 혼합비율과 표면개질 조건 등을 최적화함으로써, 잔류응력과 인장강도 등을 향상시키면서도 가공성과 분산성 또한 향상시킬 수 있도록 하고 이로 인해 두께 균일성을 확보하면서도 부위별 강도 편차가 거의 없도록 하는, 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스 및 개질된 무기 세라믹 복합물을 이용한 비석면 시트 및 가스켓 조성물에 관한 것이다.

Description

아크릴로니트릴부타디엔 라텍스 및 개질된 무기 세라믹 복합물을 이용한 비석면 시트 및 가스켓 조성물{COMPOSITION FOR NON-ASBESTOS SHEET AND GASKET HAVING ACRYLONITRILE-BUTADIENE LATEX AND SURFACE MODIFIED COMPOSITE INORGANIC CERAMIC}
본 발명은 종래 비석면 시트 및 가스켓 제조에 사용되었던 유기용제로 팽윤시킨 니트릴 고무 바인더를 대체하여, 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스에 증점제를 혼합하여 점도가 제어된 기재를 바인더로 적용하고, 또한 무기 충전제로써 판상구조의 무기세라믹과 표면개질된 침상구조의 무기세라믹을 혼용한 무기 세라믹 복합물을 적용한 비석면 시트 및 가스켓 조성물에 관한 것이다.
종래 비석면 시트 및 가스켓 조성물은 유기용제로 팽윤시킨 니트릴고무와 비석면계 무기물 섬유, 고무 첨가제, 가황제, 무기필러를 혼련하고, 이를 다시 열롤과 냉각롤 사이에서 가열 압연하여 가스켓으로 제조하였다.
또한, 특허문헌 1에 기재된 비석면계 시트가스켓은 섬유, 흑연, 고무를 물과 함께 교반한 후, 열프레스에서 적층 일체화시켜 제조하도록 구성되어 있다. 그리고 특허문헌 2에 기재된 석면 이외의 섬유를 사용한 조인트시트 및 그 제조방법은 섬유, 용제로 팽창시킨 고무, 고무약품, 활성백토, 또는 산성배토를 혼련한 후, 이를 가열 압연하여 조인트시트를 제조하도록 구성되어 있다. 또한 특허문헌 3에 기재된 조인트시트 형성용 조성물, 조인트시트 및 그 제조방법은 비석면계 무기물 섬유, 니트릴고무, 유기용제로 톨루엔을 이용한 조성물을 열롤과 냉각롤 사이에서 가열 압연하여 조인트시트를 제조하도록 구성되어 있다. 아울러, 특허문헌 4에 기재된 조인트시트의 제조방법은 유리섬유, 폴리아미드계 섬유, 유기용제에 용해시킨 천연고무 또는 합성고무와 충전제를 혼합하여 얻은 혼합물을 냉롤과 열롤 사이에 투입하여 조인트시트를 제조하도록 구성되어 있다.
하지만, 상기한 비석면 가스켓은 과량의 충전제 및 섬유를 혼합하기 위하여 유기용제에 고무를 팽윤시켜 혼합하게 되고, 이처럼 비석면 가스켓 조성물중 유기용제로 팽윤된 고무조성물을 사용하게 되면 과량의 충진제를 혼합할 수 있는 장점이 있지만, 팽윤에 따른 고무의 기계적 강도의 저하와 유기용제의 사용에 따른 작업환경오염 등 여러 문제가 발생된다.
또한, 비석면 가스켓 조성물중 유기용제를 포함하는 경우 최소 2 ~ 3일 정도의 제조기간이 소요되는 등 제조의 생산성 및 경제성이 매우 떨어지면서 제조원가의 상승을 초래하게 되고, 궁극적으로 가격경쟁력이 현저히 저하되는 등의 문제를 초래하게 된다.
특허문헌 1 : 일본공개특허 제2008-0274053호 "비석면계 시트가스켓" 특허문헌 2 : 일본공개특허 제2005-0281463호 "석면 이외의 섬유를 사용한 조인트시트 및 그 제조방법" 특허문헌 3 : 일본공개특허 제2000-0034467호 "조인트시트 형성용 조성물, 조인트시트 및 그 제조방법" 특허문헌 4 : 일본공개특허 제1993-0162157호 "조인트시트의 제조방법"
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래 비석면 시트 및 가스켓 제조에 사용되었던 유기용제로 팽윤시킨 니트릴 고무 바인더를 대체하여, 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스에 증점제를 혼합하여 점도가 제어된 기재를 바인더로 적용함으로써, 종래 유기용제를 사용함에 따른 작업환경오염, 생산성 및 경제성 저하 등의 문제를 해결함을 과제로 한다.
한편, 무기 충전제로써 판상구조의 무기세라믹을 단독으로 사용할 경우 가스켓 요구 성능 중 하나인 잔류응력 수치가 현저히 저하될 수 있고, 침상구조를 가진 무기세라믹을 단독으로 사용할 경우 작업 가공성, 분산성이 저하되며 이로 인해 가스켓 시트의 두께 균일성이 떨어질 뿐만 아니라 부위별 강도 편차가 크게 나타날 수 있다.
따라서, 본 발명은 비석면 시트 및 가스켓의 제조 시 첨가되는 무기 충전제로써 판상구조의 무기세라믹과 표면개질된 침상구조의 무기세라믹을 혼용한 무기 세라믹 복합물을 적용하되, 그 혼합비율과 표면개질 조건 등을 최적화함으로써, 잔류응력과 인장강도 등을 향상시키면서도 가공성과 분산성 또한 향상시킬 수 있도록 하고 이로 인해 두께 균일성을 확보하면서도 부위별 강도 편차가 거의 없도록 함을 다른 과제로 한다.
본 발명은 비석면 시트 및 가스켓 조성물에 있어서, 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스와 증점제를 혼합한 혼합기재 100 중량부에 대하여, 무기 세라믹 복합물 300 ~ 500 중량부, 보강섬유 10 ~ 100 중량부, 금속산화물 2 ~ 10 중량부, 스테아린산 1 ~ 5 중량부 및 과산화물 가교제 3 ~ 15 중량부 또는, 가황제 1 ~ 5 중량부와 가황 촉진제 1 ~ 5 중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스 및 개질된 무기세라믹 복합물을 이용한 비석면 시트 및 가스켓 조성물을 과제의 해결 수단으로 한다.
여기서, 상기 혼합기재는, 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스 100 중량부에 대하여, 증점제 30 ~ 80 중량부를 혼합하여 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 혼합기재는, 100,000 ~ 1,000,000의 점도(cps, mPa·s)를 갖는 것이 바람직하다.
한편, 상기 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스는, 아크릴로니트릴부타디엔 고형물 함량이 40 ~ 60 중량%이고, 20 ~ 300의 점도(cps, mPa·s)를 갖는 것이 바람직하다.
그리고. 상기 증점제는, 나트륨 벤토나이트, 유기 벤토나이트, 규조토, attapulgite 점토, 제올라이트 또는 실리카 겔로 이루어진 무기 증점제군, 메틸 셀룰로오스, 카르복시 메틸 셀룰로오스, 히드록시 프로필 메틸 셀룰로오스 또는 히드록시 에틸 셀룰로오스로 이루어진 셀룰로오스 증점제군, 전분, 젤라틴, 알긴산 나트륨, 카제인, 구아검, 키토산, 아라비아검, 산탄검 또는 라놀린으로 이루어진 천연 고분자 증점제군 또는 폴리 아크릴 아미드, 폴리 비닐 알코올, 폴리 비닐 피롤리돈, 폴리 에틸렌옥사이드, 폴리 아크릴산, 폴리 아크릴산 나트륨, 폴리 에스테르 공중합체 에멀젼 또는 폴리우레탄으로 이루어진 합성 고분자 증점제군에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 무기 세라믹 복합물은, 판상구조의 무기세라믹과 침상구조의 무기세라믹을 혼용하여 이루어지되, 판상구조의 무기세라믹 10 ~ 30 중량% 및 침상구조의 무기세라믹 70 ~ 90 중량%를 혼용하여 이루어지는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 침상구조의 무기세라믹은, 친수성 커플링제로 표면처리되되, 침상구조의 무기세라믹 100 중량부에 대하여, 친수성 커플링제 1 ~ 20 중량부를 혼합하여 표면처리하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 침상구조의 무기세라믹은, 입도가 5 ~ 100㎛인 것이 바람직하다.
본 발명은 종래 비석면 시트 및 가스켓 제조에 사용되었던 유기용제로 팽윤시킨 니트릴 고무 바인더를 대체하여, 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스에 증점제를 혼합하여 점도가 제어된 기재를 바인더로 적용함으로써, 종래 유기용제를 사용함에 따른 작업환경오염, 생산성 및 경제성 저하 등의 문제를 해결하고 이로 인해 제조원가를 낮추어 가격 경쟁력을 높일 수 있는 효과가 있다.
아울러, 비석면 시트 및 가스켓의 제조 시 첨가되는 무기 충전제로써 판상구조의 무기세라믹과 표면개질된 침상구조의 무기세라믹을 혼용한 무기 세라믹 복합물을 적용하되, 그 혼합비율과 표면개질 조건 등을 최적화함으로써, 잔류응력과 인장강도 등을 향상시키면서도 가공성과 분산성 또한 향상시킬 수 있도록 하고 이로 인해 두께 균일성을 확보하면서도 부위별 강도 편차가 거의 없도록 하는 효과가 있다.
상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스 및 개질된 무기 세라믹 복합물을 이용한 비석면 시트 및 가스켓 조성물에 관한 것으로서, 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 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스 및 개질된 무기 세라믹 복합물을 이용한 비석면 시트 및 가스켓 조성물을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스 및 개질된 무기 세라믹 복합물을 이용한 비석면 시트 및 가스켓 조성물은 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스와 증점제를 혼합한 혼합기재 100 중량부에 대하여, 무기 세라믹 복합물 300 ~ 500 중량부, 보강섬유 10 ~ 100 중량부, 금속산화물 2 ~ 10 중량부, 스테아린산 1 ~ 5 중량부 및 과산화물 가교제 3 ~ 15 중량부 또는, 가황제 1 ~ 5 중량부와 가황 촉진제 1 ~ 5 중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스와 증점제를 혼합한 혼합기재는 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스 100 중량부에 대하여, 증점제 30 ~ 80 중량부를 혼합하여 이루어지며, 상기 증점제의 함량이 30 중량부 미만일 경우 저점도로 인하여 충진제 혼합에 어려움이 있고, 80 중량부를 초과할 경우 경시변화에 따른 블루밍 문제와 이에 따른 기계적 물성 저하를 초래할 우려가 있다.
아울러, 상기와 같이 이루어지는 혼합기재는, 100,000 ~ 1,000,000의 점도(cps, mPa·s)를 갖는 것이 바람직한데, 점도가 100,000 cps 미만의 저점도 물질은 충진제와 믹싱이 잘되지 않을 우려가 있으며, 1,000,000 cps 초과의 고점도 물질은 높은 점도로 인하여 가공성이 좋지 않으며 충진제의 분산력 저하로 인해 기계적 물성을 감소시킬 우려가 있다.
한편, 상기 혼합기재에 사용되는 상기 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스는, 아크릴로니트릴부타디엔 고형물 함량이 40 ~ 60 중량%이고, 20 ~ 300의 점도(cps, mPa·s)를 갖는 것이 바람직한데 고형물 함량이 40 중량% 미만일 경우 바인더에 비해 수분이 많아 바인더로써 역할을 하지 못하여 기계적 물성 저하 문제가 생길 우려가 있으며, 60 중량%를 초과할 경우 가공성이 저하될 우려가 있으며, 상기 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스 이외에 카르복실화 아크릴로니트릴 부타디엔계 라텍스를 적용할 수도 있다.
또한, 상기 증점제는, 나트륨 벤토나이트, 유기 벤토나이트, 규조토, attapulgite 점토, 제올라이트 또는 실리카 겔 등의 무기 증점제군, 메틸 셀룰로오스, 카르복시 메틸 셀룰로오스, 히드록시 프로필 메틸 셀룰로오스 또는 히드록시 에틸 셀룰로오스 등의 셀룰로오스 증점제군, 전분, 젤라틴, 알긴산 나트륨, 카제인, 구아검, 키토산, 아라비아검, 산탄검 또는 라놀린 등의 천연 고분자 증점제군 또는 폴리 아크릴 아미드, 폴리 비닐 알코올, 폴리 비닐 피롤리돈, 폴리 에틸렌옥사이드, 폴리 아크릴산, 폴리 아크릴산 나트륨, 폴리 에스테르 공중합체 에멀젼 또는 폴리우레탄 등의 합성 고분자 증점제군에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용할 수 있다.
상기 무기 세라믹 복합물은 고령토 또는 운모와 같은 판상구조(널빤지처럼 생긴 결정구조)의 무기세라믹과 규회석과 같은 침상구조(가느다란 바늘 같은 결정구조)의 무기세라믹을 혼용하여 이루어지되, 판상구조의 무기세라믹 10 ~ 30 중량% 및 침상구조의 무기세라믹 70 ~ 90 중량%를 혼용하여 이루어진다.
여기서, 상기 판상구조의 무기세라믹의 함량이 30 중량%를 초과하고 침상구조의 무기세라믹의 함량이 70 중량% 미만이 될 경우, 잔류응력 개선효과가 미비해질 우려가 있으며, 상기 판상구조의 무기세라믹의 함량이 10 중량% 미만이고, 침상구조의 무기세라믹의 함량이 90 중량%를 초과할 경우, 가공성이 저하될 우려가 있다.
여기서, 상기 침상구조의 무기세라믹은, 친수성 커플링제로 표면처리되되, 침상구조의 무기세라믹 100 중량부에 대하여, 친수성 커플링제 1 ~ 20 중량부를 혼합하여 표면처리되며, 상기 친수성 커플링제의 혼합량이 1 중량부 미만일 경우 잔류응력 및 인장강도 개선효과가 미비하며, 20 중량부를 초과할 경우 미반응 친수성 커플링제로 인하여 오히려 강도와 잔류응력의 저하를 초래할 수 있다.
아울러, 상기 침상구조의 무기세라믹은, 입도가 5 ~ 100㎛인 것이 바람직한데, 5㎛ 미만에서는 바인더와의 엉킴현상이 일어나지 않아 잔류응력 개선효과가 미비해질 우려가 있으며, 100㎛를 초과할 경우 가공성과 분산성이 저하될 우려가 있다.
한편, 상기 친수성 커플링제로는 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 프로필렌글리콜(propylene glycol), 디프로필렌글리콜(dipropylene glycol), 물(water)등을 용제로 하며, 메르카프토(mercapto), 아미노(amino), 카르복시(carboxy), 하이드록시(hydroxy), 설피도(sulfido)등의 유기관능기를 가지는 커플링제이며, 이들 군에서 단독 또는 2종이상 병용하여 사용할 수 있다.
그리고 상기와 같이 이루어지는 무기 세라믹 복합물은 혼합기재 100 중량부에 대하여 300 ~ 500 중량부를 사용하는데, 사용량이 300 중량부 미만일 경우 잔류응력 및 인장강도 등의 향상효과가 미비해질 우려가 있으며, 500 중량부를 초과할 경우 가공성과 분산성이 저하될 우려가 있다.
상기 보강섬유는 혼합기재 100 중량부에 대하여 10 ~ 100 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 10 중량부 미만에서는 보강효과가 떨어지며, 100 중량부를 초과하는 경우 조성물의 분산성 불량에 따른 기계적 강도의 개선 효과가 떨어질 우려가 있다. 아울러 상기 보강섬유로는 아라미드 섬유, 셀롤로오즈 섬유, 유리섬유, 폴리에스터 섬유, 나일론 섬유, 폴리프로필렌 섬유를 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용할 수 있다.
상기 산화아연, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘 등의 금속산화물과 스테아린산은 가스켓 조성물에서 이미 널리 사용되는 공지된 물질이며, 혼합기재 100 중량부에 대하여, 금속산화물 2 ~ 10 중량부, 스테아린산 1 ~ 5 중량부를 사용하는데 이 역시 통상적으로 사용되는 공지된 범위이다.
본 발명에서는 과산화물 가교제를 사용하거나, 또는 가황제 및 가황촉진제를 사용할 수 있는데 먼저 과산화물 가교제의 경우 혼합기재 100 중량부에 대하여 3 ~ 15 중량부를 사용한다. 3 중량부 미만에서는 가교효율이 떨어져 기계적 강도가 저하되며, 15 중량부를 초과하는 경우 과대한 가교로 인해 강도가 오히려 떨어지는 우려가 있다. 아울러 과산화물 가교제로는 유기과산화물계 화합물이 바람직하며, 유기과산화물계 가교제로는 2,5-비스(터트부틸퍼옥시)-2,5-디메틸-3-헥엔, 디터트부틸퍼옥사이드, 2,5-비스(터트부틸퍼옥시)-2,5-디메틸-헥엔, 디벤조일퍼옥사이드, 비스(터트부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, 부틸 4,4-비스(터트부틸퍼옥시)발러레이트, 1,1-비스(터트부틸퍼옥시)3,3,5-트리메틸클로로헥산, 터트부틸퍼옥시벤조에이트, 라우릴퍼옥사이드, 디큐밀퍼옥사이드 등을 사용할 수 있다.
그리고 가황제는 황을 사용하며, 혼합기재 100 중량부에 대하여 1 ~ 5 중량부를 사용하는데, 1 중량부 미만일 경우에는 황의 사용량 부족으로 인해 고무가 충분히 가교되지 아니하여 고무의 기계적 물성이 충분히 향상되지않을 우려가 있고, 5 중량부를 초과할 경우에는 황의 사용량 과다로 인해 고무가 과가교되어 고무의 기계적 물성은 향상되나 탄성력의 성능이 저하될 우려가 있다.
또한 가황촉진제는 혼합기재 100 중량부에 대하여 1 ~ 5 중량부를 사용하는데, 1 중량부 미만일 경우에는 가황촉진제의 사용량 부족으로 인해 적정량의 가황제를 사용함에도 불구하고 충분한 가황이 되지 않을 우려가 있고, 5 중량부를 초과할 경우에는 급속 가황으로 인해 고무 조성물이 균일하게 가황되지 아니하여 도리어 기계적 강도 등이 저하할 우려가 있다. 그리고 본 발명에서 사용 가능한 가황촉진제의 종류로는 티아졸류인 메르캅토벤조티아졸(MBT), 디벤조티아졸디술피드(MBTS), 2-메르캅토벤조티아졸의 아연염(ZnMBT), 티우람류인 테트라메틸티우람모노설파이드(TMTM), 테트라메틸티우람디설파이드(TMTD), 테트라에틸티우람의설파이드(TETD), 테트라부틸티우람의설파이드(TBTD), 디펜타메틸렌티우람테프라설파이드(DPTT) 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용할 수 있다.
이하 본 발명의 내용을 하기 실시 예를 통해 구체적으로 설명하면 다음과 같으며, 본 발명이 하기의 실시 예에 의해서만 반드시 한정되는 것은 아니다.
1. 비석면 시트 및 가스켓의 제조
(실시예 1)
아크릴로니트릴부타디엔 라텍스(고형물 함량이 40 중량%이고, 20의 점도(cps, mPa·s)) 100 중량부에 대하여, 증점제인 유기 벤토나이트 30 중량부를 혼합한 혼합기재(100,000의 점도(cps, mPa·s)) 100 중량부에 대하여, 무기 세라믹 복합물 300 중량부, 보강섬유(아리마드 섬유와 유리섬유를 1 : 3로 혼합) 10 중량부, 금속산화물인 산화아연 2 중량부, 스테아린산 1 중량부로 구성된 조성물을 니이더(kneader) 믹서에서 100 ~ 120℃, 약 12분동안 혼련하였다. 니이더 혼련작업을 끝난 조성물은 오픈 롤밀에서 과산화물 가교제인 2,5-비스(터트부틸퍼옥시)-2,5-디메틸-3-헥엔 3 중량부를 투입하여 균일하게 혼합시킨 후, 2mm두께의 시트로 성형하였으며, 상기 성형된 시트를 2mm두께의 금형에 투입한 후, 155℃, 150kg/cm2의 프레스 조건에서 약 5분간 프레스 성형하여 비석면 가스켓을 제조하였다.
이때, 상기 무기 세라믹 복합물은, 판상구조의 무기세라믹인 고령토 10 중량% 및 침상구조의 무기세라믹인 입도 5㎛의 규회석 90 중량%를 혼합하여 사용하되, 상기 침상구조의 무기세라믹은, 규회석 100 중량부에 대하여, 친수성 커플링제인 아미노계 커플링제 20 중량부를 혼합하여 표면처리하는 것을 사용하였다.
(실시예 2)
아크릴로니트릴부타디엔 라텍스(고형물 함량이 50 중량%이고, 150의 점도(cps, mPa·s)) 100 중량부에 대하여, 증점제인 유기 벤토나이트 60 중량부를 혼합한 혼합기재(500,000의 점도(cps, mPa·s)) 100 중량부에 대하여, 무기 세라믹 복합물 400 중량부, 보강섬유(아리마드 섬유와 유리섬유를 1 : 1로 혼합) 50 중량부, 금속산화물인 산화아연 5 중량부, 스테아린산 2 중량부로 구성된 조성물을 니이더(kneader) 믹서에서 100 ~ 120℃, 약 12분동안 혼련하였다. 니이더 혼련작업을 끝난 조성물은 오픈 롤밀에서 과산화물 가교제인 2,5-비스(터트부틸퍼옥시)-2,5-디메틸-3-헥엔 15 중량부를 투입하여 균일하게 혼합시킨 후, 2mm두께의 시트로 성형하였으며, 상기 성형된 시트를 2mm두께의 금형에 투입한 후, 155℃, 150kg/cm2의 프레스 조건에서 약 5분간 프레스 성형하여 비석면 가스켓을 제조하였다.
이때, 상기 무기 세라믹 복합물은, 판상구조의 무기세라믹인 고령토 10 중량% 및 침상구조의 무기세라믹인 입도 5㎛의 규회석 90 중량%를 혼합하여 사용하되, 상기 침상구조의 무기세라믹은, 규회석 100 중량부에 대하여, 친수성 커플링제인 메르카프토계 커플링제 20 중량부를 혼합하여 표면처리하는 것을 사용하였다.
(실시예 3)
아크릴로니트릴부타디엔 라텍스(고형물 함량이 60 중량%이고, 300의 점도(cps, mPa·s)) 100 중량부에 대하여, 증점제인 규조토 80 중량부를 혼합한 혼합기재(1,000,000의 점도(cps, mPa·s)) 100 중량부에 대하여, 무기 세라믹 복합물 500 중량부, 보강섬유(아리마드 섬유와 유리섬유를 1 : 2로 혼합) 100 중량부, 금속산화물인 산화아연 10 중량부, 스테아린산 5 중량부로 구성된 조성물을 니이더(kneader) 믹서에서 100 ~ 120℃, 약 12분동안 혼련하였다. 니이더 혼련작업을 끝난 조성물은 오픈 롤밀에서 황 5 중량부와 가황 촉진제인 메르캅토벤조티아졸(MBT) 5 중량부를 투입하여 균일하게 혼합시킨 후, 2mm두께의 시트로 성형하였으며, 상기 성형된 시트를 2mm두께의 금형에 투입한 후, 155℃, 150kg/cm2의 프레스 조건에서 약 5분간 프레스 성형하여 비석면 가스켓을 제조하였다.
이때, 상기 무기 세라믹 복합물은, 판상구조의 무기세라믹인 고령토 30 중량% 및 침상구조의 무기세라믹인 입도 100㎛의 규회석 70 중량%를 혼합하여 사용하되, 상기 침상구조의 무기세라믹은, 규회석 100 중량부에 대하여, 친수성 커플링제인 아미노계 커플링제 1 중량부를 혼합하여 표면처리하는 것을 사용하였다.
(비교예 1)
실시예 1과 동일하게 제조하되, 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스와 증점제를 사용하지 않고, 아세톤에 2시간 침지하여 팽윤시킨 아크릴로니트릴부타디엔 고무를 사용하였으며, 무기 세라믹 복합물을 사용하지 않고 판상구조를 가진 무기세라믹인 고령토를 단독으로 사용하였다.
(비교예 2)
실시예 2와 동일하게 제조하되, 친수성 커플링제의 함량을 80 중량부로 하여 제조하였다.
(비교예 3)
실시예 3과 동일하게 제조하되, 무기 세라믹 복합물을 판상구조의 무기세라믹인 고령토 5 중량% 및 침상구조의 무기세라믹인 입도 5㎛의 규회석 95 중량%를 혼합하여 사용하였다.
2. 비석면 시트 및 가스켓의 평가
상기 실시예 1 내지 3 및, 비교예 1 내지 3의 인장강도, 잔류응력, 가공성 및 분산성을 아래와 같이 평가하였으며, 그 결과는 아래 [표 1]과 같다.
(1) 인장강도 : ASTM F152 방법을 사용하여 측정하였다.
(2) 잔류응력 : BS7531 방법을 사용하여 측정하였다.
잔류응력은 외력을 제거 한 후 재료 내부에 존재하는 응력으로 BS7531 평가방법에 준하여 300℃, 16시간동안 측정하여 가스켓의 응력변화를 평가하였으며, 잔류응력은 가스켓의 내열성을 평가하는 중요한 기준이 된다
(3) 가공성 및 분산성 : 제조 시 가공성(조성물의 롤가공성) 및 분산성(시트 및 가스켓 표면의 섬유 및 충전제 분산상태)을 작업자의 육안으로 평가하였다(○ : 양호, △ : 보통. × : 불량)
구분 단위 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
인장강도 MPa 18 19 18 17 13 15
잔류응력 Mpa 21 22 20 14 21 21
가공성 - ○ ○ ○ ○ ○ ×
분산성 - ○ ○ ○ ○ ○ ×
상기 [표 1]에서와 같이 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3은 비교예 1 내지 3에 비하여, 잔류응력과 인장강도가 우수하면서도 가공성과 분산성 또한 우수함을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스 및 개질된 무기 세라믹 복합물을 이용한 비석면 시트 및 가스켓 조성물은 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.

Claims (8)

  1. 비석면 시트 및 가스켓 조성물에 있어서,
    아크릴로니트릴부타디엔 라텍스와 증점제를 혼합한 혼합기재 100 중량부에 대하여, 무기 세라믹 복합물 300 ~ 500 중량부, 보강섬유 10 ~ 100 중량부, 금속산화물 2 ~ 10 중량부, 스테아린산 1 ~ 5 중량부 및 과산화물 가교제 3 ~ 15 중량부 또는, 가황제 1 ~ 5 중량부와 가황 촉진제 1 ~ 5 중량부를 포함하여 이루어지되,
    상기 혼합기재는, 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스 100 중량부에 대하여, 증점제 30 ~ 80 중량부를 혼합하여 이루어지고, 100,000 ~ 1,000,000의 점도(cps, mPa·s)를 가지며,
    상기 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스는, 아크릴로니트릴부타디엔 고형물 함량이 40 ~ 60 중량%이고, 20 ~ 300의 점도(cps, mPa·s)를 가지고,
    상기 증점제는, 나트륨 벤토나이트, 유기 벤토나이트, 규조토, attapulgite 점토, 제올라이트 또는 실리카 겔로 이루어진 무기 증점제군, 메틸 셀룰로오스, 카르복시 메틸 셀룰로오스, 히드록시 프로필 메틸 셀룰로오스 또는 히드록시 에틸 셀룰로오스로 이루어진 셀룰로오스 증점제군, 전분, 젤라틴, 알긴산 나트륨, 카제인, 구아검, 키토산, 아라비아검, 산탄검 또는 라놀린으로 이루어진 천연 고분자 증점제군 또는 폴리 아크릴 아미드, 폴리 비닐 알코올, 폴리 비닐 피롤리돈, 폴리 에틸렌옥사이드, 폴리 아크릴산, 폴리 아크릴산 나트륨, 폴리 에스테르 공중합체 에멀젼 또는 폴리우레탄으로 이루어진 합성 고분자 증점제군에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하며,
    상기 무기 세라믹 복합물은, 판상구조의 무기세라믹과 침상구조의 무기세라믹을 혼용하여 이루어지되, 판상구조의 무기세라믹 10 ~ 30 중량% 및 침상구조의 무기세라믹 70 ~ 90 중량%를 혼용하여 이루어지고,
    상기 침상구조의 무기세라믹은, 친수성 커플링제로 표면처리되되, 침상구조의 무기세라믹 100 중량부에 대하여, 친수성 커플링제 1 ~ 20 중량부를 혼합하여 표면처리하며, 입도가 5 ~ 100㎛인 것을 사용하고,
    상기 보강섬유는 아라미드 섬유, 셀롤로오즈 섬유, 유리섬유, 폴리에스터 섬유, 나일론 섬유 또는 폴리프로필렌 섬유 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것을 특징으로 하는, 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스 및 개질된 무기세라믹 복합물을 이용한 비석면 시트 및 가스켓 조성물.
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