KR102054703B1 - 오일 시일 립 부분을 위한 표면처리제 - Google Patents

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켄이치 쿠니에다
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에누오케 가부시키가이샤
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Abstract

톨루엔 디이소시아네이트와 트리메틸올프로판의 애덕트로 구성되는 애덕트 화합물과 윤활제 충전제를 포함하는, 오일 시일 립 부분을 위한 표면처리제가 개시되며, 표면처리제는 립 부분 및 금속 링을 포함하는 오일 시일의 립 부분을 형성하는 가황 고무의 표면에 도포된다. 슬라이딩 부품 또는 이동 부품에 사용할 때, 본 발명의 표면처리제의 오일 시일의 시일 립 부분의 슬라이딩 표면에의 도포가 오일 시일의 사용연한을 효과적으로 연장시키며, 오일 시일을 사용하는 장비의 에너지 절약을 이끈다.

Description

오일 시일 립 부분을 위한 표면처리제{SURFACE-TREATING AGENT FOR OIL SEAL LIP PORTION}
본 발명은 오일 시일 립 부분을 위한 표면처리제에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 립 부분과 금속 링을 포함하는 오일 시일의 립 부분을 형성하는 가황고무의 표면에 도포되는 오일 시일 립 부분을 위한 표면처리제에 관한 것이다.
오일 시일은 자동차, 산업용 기계, 등의 분야에서 중요한 기계 구성요소로서 널리 사용된다. 오일 시일은 이동 또는 슬라이딩을 위해 사용되나, 시일의 마찰열로 말미암는 시일 오일 및 실링 재료의 질저하, 그리고 마찰저항으로 인한 장치에서의 에너지 손실이 많은 경우에 문제를 야기한다.
오일 시일의 마찰은 재료의 코팅 필름을 형성함으로써 감소될 수 있는데, 이것의 마찰계수는 오일 시일 립 부분의 슬라이딩 표면에서 실링 재료의 마찰계수보다 낮으나, 코팅 필름이 슬라이딩에 의해 제거될 때 저마찰 효과가 상실된다.
본 출원인은 가황 고무의 표면처리제를 앞서 제안하였고, 표면처리제는 40 내지 160℃의 연화점을 갖는 왁스와 플루오로레진을 각각 10 내지 160 중량부의 양으로 100 중량부의 이소시아네이트 기 함유 1,2-폴리부타디엔과 혼합함으로써 유기 용매 용액으로서 제조하였다. 가황 고무를 위한 이 표면처리제는 오일 시일 등에 효과적으로 도포된다(특허문헌 1참조).
JP-B-3893985
본 발명의 목적은 립 부분과 금속 링을 포함하는 오일 시일의 립 부분을 형성하는 가황고무의 표면에 도포되는 오일 시일 립 부분을 위한 표면처리제를 제공하기 위한 것이며, 이로써 슬라이딩 부품 또는 이동 부품에 사용할 때, 시일 립 부분의 슬라이딩 표면에 표면처리제의 도포가 오일 시일의 사용연한(service life)을 효율적으로 연장시키며, 오일 시일을 사용하는 장비의 에너지 절약을 이끈다.
본 발명의 상기 목적은 톨루엔 디이소시아네이트와 트리메틸올프로판의 애덕트로 구성되는 애덕트 화합물과 윤활제 충전제를 포함하는, 오일 시일 립 부분을 위한 표면처리제에 의해 달성될 수 있고, 표면처리제는 립 부분 및 금속 링을 포함하는 오일 시일의 립 부분을 형성하는 가황 고무의 표면에 도포된다.
본 발명에 따르는 오일 시일 립 부분을 위한 표면처리제는 오일 시일 립 부분을 형성하는 가황 고무의 표면에 도포된다. 표면처리제의 필수 성분인 톨루엔 디이소시아네이트와 트리메틸올프로판의 애덕트는 유리 이소시아네이트 기를 가지며, 애덕트는 가황 고무, 즉, 실링 재료에 우수한 접착성을 갖고, 따라서 기재(base material)와의 결합제로서 작용한다. 더욱이, 표면처리제는 경화 후 높은 경도를 가지며, 따라서 우수한 내마모성을 갖는다. 더욱이, 표면처리제를 경화시킴으로써 얻어진 코팅 필름은 윤활제 충전제를 함유하고, 따라서 개선된 내마모성, 윤활성, 및 크리프 저항성을 갖는다.
슬라이딩 부품 또는 이동 부품에 사용할 때, 이러한 성질을 갖는 본 발명의 표면처리제의 오일 시일의 시일 립 부분의 슬라이딩 표면에의 도포가 오일 시일의 사용연한을 효과적으로 연장시키며, 오일 시일을 사용하는 장비의 에너지 절약을 이끈다.
본 발명의 표면처리제가 립-시일 부분에 도포되는 오일 시일의 예들은 스프링 매설된, 접합 고무 시일, 스프링 매설된, 금속 케이싱 시일, 무스프링, 접합 고무 시일, 무스프링, 금속 케이싱 시일, 더스터 립(duster lip)을 갖는 스프링 매설된, 접합 고무 시일, 및 더스터 립을 갖는 스프링 매설된, 금속 케이싱 시일과 같은 표준 오일 시일; 그리고 왕복 시일, 머드 저항성 시일, 압력 저항성 시일, 2방향성 시일, 및 슬리브를 갖는 어셈블리 시일과 같은 특수 오일 시일을 포함한다.
또 다르게는, 오일 시일 립 부분의 립 부분의 형상에 따라, 본 발명의 표면처리제는 또한 단일 립 오일 시일, 단일 립(스프링 매설) 오일 시일, 이중 립 오일 시일, 및 2단 립 오일 시일과 같은 오일 시일; 그리고 스플릿 시일, 외부 시일, 및 유체역학적 시일과 같은 특수 립 시일을 갖는 오일 시일에 효과적으로 도포될 수 있다.
이러한 오일 시일의 립 부분은 가황 고무로 만들어진다. 립 부분을 형성하는 고무의 예들은 플루오로고무, 아크릴 고무, 니트릴 고무, 수소첨가 니트릴 고무, 실리콘 고무, 등을 포함하며; 바람직하게는, 플루오로고무 또는 아크릴 고무가 사용된다. 퍼옥사이드-가교형 플루오로고무 및 폴리올-가교형 플루오로고무가 둘다 사용될 수 있다. 아크릴 고무의 예들은 카르복실기 및 염소 기와 같은 여러가지 가교결합성 기를 사용하는 것들을 포함한다. 그것들의 가황을 위해, 사용되는 가교결합성 기의 유형에 따른 가황제가 사용된다.
톨루엔 디이소시아네이트와 트리메틸올프로판의 애덕트로 구성되는 애덕트 화합물과 윤활제 충전제를 필수 구성요소로 포함하는 오일 시일 립 부분을 위한 표면처리제는 가황 고무로 만든 립 부분의 표면에, 특히 립 시일 부분의 표면에 도포된다.
1 mol의 트리메틸올프로판과 3 mol의 톨루엔 디이소시아네이트[TDI]의 부가반응 생성물로서의 애덕트는 Desmodur L75(Sumika Bayer Urethane사 제)와 같은 시판 제품인데, 다음 성질을 갖는다:
NCO 함량: 13.3 ± 0.4%
비휘발분 함량: 75 ± 2%
점도(23℃): 1600 ± 400 mPa·s
요오드 색상 값: ≤2
유리 TDI 함량(고형분 기준): < 0.5%
당량: 대략 315
인화점: 대략 5℃
밀도(20℃): 대략 1.17 g/ml
용해도: 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 및 1-메톡시프로필아세테이트-2와 같은 에스테르; 그리고 톨루엔 및 크실렌과 같은 방향족 탄화수소와의 양호한 상용성(compatibility)
표면처리제의 다른 구성요소인 윤활제 충전제의 예들은, PTFE 수지 분말이 대표적인 플루오로레진 분말, 그라파이트, 이황화 몰리브텐, 탄화규소, 등을 포함하고; 바람직하게는, PTFE 수지 분말, 그라파이트, 또는 이황화 몰리브덴이 사용된다.
이들 필수 구성요소들은 어떤 비율로도 사용될 수 있다. 예를 들면, 윤활제 충전제는 일반적으로 약 10 내지 85 wt.%, 바람직하게는 약 15 내지 60 wt.%의 톨루엔 디이소시아네이트/트리메틸올프로판 애덕트에 관하여 약 90 내지 15 wt.%, 바람직하게는 약 85 내지 40 wt.%의 비율로 일반적으로 사용된다.
표면처리제는 립 부분을 형성하는 가황 고무의 표면에 분산된 코팅 액체로서 도포된다. 분산된 코팅 액체는 예를 들어서, 상기한 Desmodur L75에 함유된 25 wt.%의 에틸아세테이트에 표면처리제를 분산시키거나, 또는 여러가지 에스테르 또는 방향족 탄화수소와의 분산물을 약 1 내지 15 wt.%의 고형분 함량으로 더 희석시킴으로써 제조된다. 알콜은 그것들이 Desmodur L75와 반응하기 때문에 묽은 유기 용매로서 사용될 수 없다.
표면처리제는 침지, 분무, 롤 코터, 또는 플로우 코터와 같은 어떤 방법에 의해서도 가황 고무의 표면에 도포될 수 있다. 코팅 후, 가황 고무 층을 형성하는 고무의 유형에 따라, 코팅 필름의 경화 및 접착을 충분히 보장하는 가열 조건하에, 즉, 약 150 내지 270 ℃, 바람직하게는 175 내지 270 ℃의 온도에서 약 5 분 내지 약 24 시간 동안 수행된다.
열처리 후 표면처리제 층의 코팅 두께는 일반적으로 약 3 내지 30 ㎛, 바람직하게는 약 5 내지 20 ㎛로 설정된다. 코팅 두께가 이 범위 미만일 때, 가황 고무의 전체 표면이 덮힐 수 없고, 원하는 저마찰계수가 달성될 수 없다. 역으로, 코팅 두께가 이 범위보다 클 때, 코팅 필름의 표면의 강성이 더 높아지고, 실링 성질 및 가요성이 손상된다. 코팅 필름 표면의 경도의 조절은 표면처리제에 여러가지 히드록실기 함유 수지들을 혼합함으로써 달성될 수 있다.
실시예
이하에 실시예를 참고하여 본 발명을 기술한다.
실시예 1
15 wt.%의 톨루엔 디이소시아네이트-트리메틸올프로판 애덕트(Desmodur L75, Sumika Bayer Urethane사 제; TDI 애덕트, 약 75 wt.% 에틸 아세테이트 용액) 및 85 wt.%의 PTFE 분말(평균 입자 크기: 1 ㎛)를 포함하는 표면처리제를 립 부분과 금속 링을 포함하는 오일 시일의 립 부분을 형성하는 가황 플루오로고무의 표면에 도포하였다. 마찰 계수를 다음 방법에 의해 측정하였다.
오일 시일 마찰 계수 측정 시험:
표면처리제를 오일 시일의 립 부분(내경: 85 mm, 외경: 105 mm, 폭: 13 mm)을 형성하는 가황 고무의 표면에 10 ㎛의 두께로 도포하고, 이어서 200 ℃에서 30 분간 열처리하였다. 그후, 윤활유(Motor Oil SM OW-30, Toyota사 제)를 단단히 실링하고, 가열 시험 온도가 100℃이고 회전 수가 2,000 rpm인 조건하에서, 시일의 마찰력 및 장력을 시험 시작 1 시간 후 측정하여 마찰 계수를 계산하였다. 제품 마찰 계수를 다음과 같이 평가하였다: 0.34 이하: ◎, 0.35 내지 0.44: ○, 0.45 내지 0.54: △, 및 0.55 이상: ×.
(◎ 또는 ○에서 저마찰 효과가 명백히 나타난다.)
실시예 2 내지 6
실시예 1에서, TDI 애덕트의 양과 윤활제 충전제의 양을 여러가지 방식으로 변화시켰다. 사용된 그라파이트는 Graphite HPO(Nippon Graphite Industries사 제)이었고, 사용된 이황화 몰리브덴은 LM-13(Daito Lubricating Corporation사 제)이었다.
실시예 7
실시예 2에서, 가황 아크릴 고무로 만든 립 부분을 포함하는 오일 시일의 마찰 계수를 측정하였다.
비교예 1
실시예 1에서, 립 부분을 표면처리제로 표면처리시키지 않았다.
비교예 2
실시예 7에서, 립 부분을 표면처리제로 표면처리시키지 않았다.
비교예 3
실시예 2에서, 표면처리제로의 표면처리를 TDI 애덕트의 대신에 톨릴렌 디이소시아네이트[TDI]를 같은 양으로 사용하여 수행하였다.
다음 표 1은 실시예 및 비교예에서 얻은 측정 결과를 나타낸다. 각 구성요소의 양은 고형물질 중량 퍼센트(wt.%)로 표시하였다.
Figure 112013118123914-pct00001

Claims (4)

  1. 톨루엔 디이소시아네이트와 트리메틸올프로판의 애덕트로 구성되는 애덕트 화합물과 윤활 충전제를 포함하는, 오일 시일 립 부분을 형성하는 가황 고무 표면에 도포되는 표면처리제로서, 표면처리제는 립 부분 및 금속 링을 포함하는 오일 시일의 립 부분을 형성하는 가황 플루오로고무 또는 가황 아크릴 고무의 표면에 도포되는, 오일 시일 립 부분을 위한 표면처리제.
  2. 제 1 항에 있어서, 윤활 충전제는 플루오로레진 분말, 그라파이트, 또는 이황화 몰리브덴인 것을 특징으로 하는 오일 시일 립 부분을 위한 표면처리제.
  3. 가황 고무 및 금속 링으로 만들어진 립 부분을 포함하는 오일 시일로서, 립 부분을 형성하는 가황 플루오로고무 또는 가황 아크릴 고무의 표면을 제 1 항 또는 제 2 항에 따르는 표면처리제로 표면처리시킨 오일 시일.
  4. 삭제
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