KR102199959B1 - 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무 - Google Patents

극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무 Download PDF

Info

Publication number
KR102199959B1
KR102199959B1 KR1020190115911A KR20190115911A KR102199959B1 KR 102199959 B1 KR102199959 B1 KR 102199959B1 KR 1020190115911 A KR1020190115911 A KR 1020190115911A KR 20190115911 A KR20190115911 A KR 20190115911A KR 102199959 B1 KR102199959 B1 KR 102199959B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rubber
weight
low temperature
improved
resistance
Prior art date
Application number
KR1020190115911A
Other languages
English (en)
Inventor
이진호
이순철
Original Assignee
대명테크 주식회사
서울화인테크 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대명테크 주식회사, 서울화인테크 주식회사 filed Critical 대명테크 주식회사
Priority to KR1020190115911A priority Critical patent/KR102199959B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102199959B1 publication Critical patent/KR102199959B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/08Ice-breakers or other vessels or floating structures for operation in ice-infested waters; Ice-breakers, or other vessels or floating structures having equipment specially adapted therefor
    • B63B35/083Ice-breakers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/04Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • C08K3/346Clay
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/0008Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
    • C08K5/0016Plasticisers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/0008Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
    • C08K5/005Stabilisers against oxidation, heat, light, ozone
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/16Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3412Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having one nitrogen atom in the ring
    • C08K5/3432Six-membered rings
    • C08K5/3437Six-membered rings condensed with carbocyclic rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02Ingredients treated with inorganic substances
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L77/00Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L79/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon only, not provided for in groups C08L61/00 - C08L77/00
    • C08L79/04Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08L79/08Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L9/00Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • C08L9/02Copolymers with acrylonitrile
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2231/00Material used for some parts or elements, or for particular purposes
    • B63B2231/40Synthetic materials
    • B63B2231/42Elastomeric materials
    • B63B2231/44Rubber
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • C08L2201/08Stabilised against heat, light or radiation or oxydation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2666/00Composition of polymers characterized by a further compound in the blend, being organic macromolecular compounds, natural resins, waxes or and bituminous materials, non-macromolecular organic substances, inorganic substances or characterized by their function in the composition
    • C08L2666/02Organic macromolecular compounds, natural resins, waxes or and bituminous materials
    • C08L2666/14Macromolecular compounds according to C08L59/00 - C08L87/00; Derivatives thereof
    • C08L2666/20Macromolecular compounds having nitrogen in the main chain according to C08L75/00 - C08L79/00; Derivatives thereof

Abstract

본 발명은 극저온 환경에서 항해하는 쇄빙선용 고무조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 니트릴 부타디엔 고무와, 카본블랙과, 내열 노화방지제와, 노화방지제와, 클레이와, 가소제와, 산화아연과, 스테아린산의 적절한 배합을 통해 조성된 것인바, 경도 45~50Hs을 통해 고온 및 극저온 환경에서 탄성과, -55℃에서의 내한성과, 80℃에서의 내열성과, 50PPHM 에서의 내오존성과, 100℃에서의 노화 내구성과, -55℃에서의 저온 내충격성, -55℃에서의 저온 내구성과, 70℃ 및 -62℃에서의 접합부 내충격성이 강화 개선이 가능하게 하기 위한 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무에 관한 것이다.

Description

극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무{Ice-breaker rubber with improved low temperature}
본 발명은 극저온 환경에서 항해하는 쇄빙선용 고무조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경도의 개선을 통해 극저온 환경에서도 탄성과 내구성이 향상되게 하는 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무에 관한 것이다.
일반적으로 고무재는 다양한 산업분야에서 널리 사용되고 있는데, 현재 사용되는 각종 고무 제품의경우 필요 내구력이 부족하여 각종 품질문제를 일으키는 경우가 많다. 특히 종래의 고무배합 기술의경우 일반적으로 사용되는 충전재 및 보강재로서는 내구성을 개선하는데 한계가 있다.
일 예로, 엔진 또는 마운트 각종 부싱 및 기타 고무 소재에서 내구성 향상은 매우 중요하다. 실제로 산업현장에서 사용되는 고무소재는 그 내구성이 문제가 되어 많은 불편을 겪고 있는데, 각종 고무소재가 사용되는 경우 예를 들어 호스의 클램프 부위나 과토크 조임, 씰링을 위한 기밀부위의 내찢김성 등에 문제가 있고, 방진 및 부싱 고무류에서 이러한 문제가 더욱 심각하여 개선의 필요성이 증대되고 있다.
특히, 이러한 고무재는 극저온 환경에서 탄성 및 내구성, 내충격성이 매우 취약하다.
한편, 일반적으로, LNG 쇄빙선의 경우 북극의 -55℃ 극저온 환경에서 항해하게 되는 것인바, 작업자나 각종 장치 등을 저온 환경에서 보호하기 위해 도어나 창틀, 각종 장치실에 수밀과 보온을 목적으로 패킹 등의 내장재로 상당한 고무재가 사용되고 있다.
그러나, 일반적인 고무재의 경우 탄성 저하 및 내구성, 내충격성이 매우 취약한 것인바, 사용중 기밀성이 떨어지고 갈라짐 등의 파손이 쉽게 발행하게 되며, 특히, 상당한 크기로 인해 복수를 접합하여 사용시 접합부에 대하여 내충격성이 상당히 저하되어 접합이 분리되는 문제점이 있었으며, 이러한 문제점으로 인해 고무재 성능의 발휘가 제대로 이루어지지 못함은 물론, 수명 또한 상당히 단축되며, 심할경우 쇄빙선 내부의 각종 장치들의 고장 원인이 되고 있었다.
대한민국특허등록 제10-1110614호.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 니트릴 부타디엔 고무와, 카본블랙과, 내열 노화방지제와, 노화방지제와, 클레이와, 가소제와, 산화아연과, 스테아린산의 적절한 배합을 통해 조성된 것인바, 경도 45~50Hs을 통해 고온 및 극저온 환경에서 탄성과, -55℃에서의 내한성과, 80℃에서의 내열성과, 50PPHM 에서의 내오존성과, 100℃에서의 노화 내구성과, -55℃에서의 저온 내충격성, -55℃에서의 저온 내구성과, 70℃ 및 -62℃에서의 접합부 내충격성이 강화 개선이 가능하게 하기 위한 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무를 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는, 니트릴 부타디엔 고무와, 카본블랙과, 내열 노화방지제와, 산화방지제와, 클레이와, 가소제와, 산화아연과, 스테아린산을 혼합 조성하여 구성하며,
경도 45~50Hs를 이루게 구성하되,
이때, 전체 100중량%에 대하여, 니트릴 부타디엔 고무는 48~53중량%, 카본블랙은 21~25중량%, 내열 노화방지제는 0.8~1.2중량%, 산화방지제는 1~1.5중량%, 클레이는 7~8중량%, 가소제는 13~15중량%, 산화아연은 2~3중량%, 스테아린산은 0.3~0.6중량%로 조성하며,
특히, 니트릴 부타디엔 고무는 18%의 극저 아크릴로 니트릴이 함유된 것을 조성하며,
내열 노화방지제는 Polymerized 2,2,4-trimethyl-1,2-Dihydroquinoline이고,
산화방지제는 ~290 Polyimide, Polyamide계 수지로 조성함으로 달성할 수 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무는, 니트릴 부타디엔 고무와, 카본블랙과, 내열 노화방지제와, 노화방지제와, 클레이와, 가소제와, 산화아연과, 스테아린산의 적절한 혼합을 통해 조성된 것인바, -55℃의 극저온 환경에서도 장기간 우수한 성능의 발휘가 가능하면서 고무재의 수명이 현격히 연장됨은 물론, 그 고무재가 사용되는 각종 장치들의 보호가 가능한 효과를 얻을 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무의 1차 물성시험을 위한 시편 간략도.
도 2는 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무의 1차 시편을 통한 저온시험상태도.
도 3은 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무의 1차 시편을 통한 고온시험상태도.
도 4는 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무의 1차 시편을 통한 저온시험상태도.
도 5는 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무의 1차 시편을 통한 오존시험상태도.
도 6은 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무의 1차 시편을 통한 저온시험상태도.
도 7은 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무의 2차 물성시험을 위한 시편 간략도.
도 8은 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무의 접합부 테스트를 위한 시편시험 간략도.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무은, 북극의 극저온 환경에서 탄성, 내한성, 내열성, 내오존성, 노화 내구성, 저온 내충격성, 저온 내구성, 접합부 내충격성의 개선하기 위한 것으로, 니트릴 부타디엔 고무와, 카본블랙과, 내열 노화방지제와, 산화방지제와, 클레이와, 가소제와, 산화아연과, 스테아린산을 혼합 조성하여 된다.
한편, 본 발명의 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무는 그 경도를 구성함에 있어, 45~50Hs를 이루게 구성된다.
먼저, 니트릴 부타디엔 고무(NBR:Nitrile Butadiene Rubber)는 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무의 주 원료인 폴리머로 적용되며, 전체 100중량%에 대하여 48~53중량%가 첨가된다.
이때, 니트릴 부타디엔 고무는 알려진바와 같이 유화중합에 의하여 제조된 아크릴로니트릴과 부타디엔의 공중합체로 가장 널리 사용되고 있는 내유성 고무로 아크릴로 니트릴 함량이 42~46%의 극고, 36~41%의 고, 31~35%의 중고, 25~30%의 저 아크릴로 니트릴 등 분류는 것인데, 본 발명에서 적용되는 니트릴 부타디엔 고무는 18%의 극저 아크릴로 니트릴이 함유된 것으로, 금호석유화학 KNB-1845 제품이 적용된다.
한편, 본 발명에서 니트릴 부타디엔 고무를 48~53중량%로 적용함은, 만약 48중량% 이하로 적용하게 되면 내유성, 내마모성 인장강도 등 기계적 성질은 저하되지만 내한성, 신장성, 탄성이 지나치게 향상되는 문제점이 있었으며, 만약 53중량% 이상으로 적용하게 되면 내유성, 내마모성, 인장강도 등 기계적 성질은 향상되지만 내한성, 신장성, 탄성이 저하되는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명에서는 니트릴 부타디엔 고무의 함량을 48~53중량%로 적용함으로 내유성, 내마모성, 인장강도, 내한성, 신장성, 탄성의 고른 유지가 가능하게 된다.
상기 카본블랙(Carbon Black)은 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무에 적용함에 있어, 보강제 역할을 수행하게 되는 것으로, 전체 100중량%에 대하여 21~25중량%가 첨가된다.
이때, 카본블랙은 알려진바와 같이 석유, 가스 등의 불완전 연소 또는 열분해에 의해 제조되는 검은색 탄소 분말 형태의 물질로서 고무의 보강제, 클레이, 착색제로서 쓰인다. 이러한 탄소원자가 육각형 그물 구조로 연결되며 3차원적으로 볼 때 불규칙한 구조이며, 주성분은 탄소(입자 한 개당 백만~수백만 탄소원자 함유) 외에 수소, 산소, 황 등이 극소량 함유되어 있다.
이에, 카본블랙을 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무에 적용시에는 점도의 조절과, 제품의 수축을 작게하여 가공시 치수 안정성을 크게하며, 가황시간을 단축시키고 습태강도(green strength)의 향상과, 인장응력을 증가시키고 촉감을 좋게하며 강도(인장강도, 인열강도, 접착강도)의 향상과, 햇빛이나 열 등으로부터 노화의 방지와, 투습성을 높이고 난연성을 부여하게 된다.
한편, 본 발명에서 카본블랙을 21~25중량% 적용함은, 만약 21중량% 이하로 적용하게 되면 경도가 지나치게 낮아져 고무제품의 경도가 지나치게 낮아져 고무제품의 복원력이 저하되는 문제점이 있었으며, 만약 25중량% 이상으로 적용하게 되면 경도가 지나치게 높아져 고무제품의 장착성이 저하되는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명에서는 카본블랙의 함량을 21~25중량%로 적용함으로 경도의 유지에 따른 탄성의 유지가 가능하게 된다.
상기 내열 노화방지제는 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무에 적용함에 있어, 내열성의 향상이 가능하게 하는 것으로, 전체 100중량%에 대하여 0.8~1.2중량%가 첨가된다.
이때, 본 발명에서 적용되는 내열 노화방지제는 Antiozonant’s Amine type의 Polymerized 2,2,4-trimethyl-1,2-Dihydroquinoline로 녹는점 70~90℃이며 천연고무, 합성고무용 내열노화 방지제 이며 Bloom이 적고 가류에 영향이 없으며 CR고무에는 강한 촉진력을 가지고 있으며, 통상 브레이크 라이닝, 에어백, 스팀호그, 팩킹 등 내열성을 요구하는 제품에 적용된다.
이에, 내열 노화방지제를 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무에 적용시 산소, 열, 기후로 인한 노화 즉, LNG선이 열대지방(적도)를 이동시 내열성과 내오존성을 높이게 된다.
한편, 본 발명에서 내열 노화방지제를 0.8~1.2중량% 적용함은, 만약 0.8중량% 이하로 적용하게 되면 내열성을 제대로 발휘하지 못하는 문제점이 있으며, 만약 1.2중량% 이상으로 적용하게 되면 내열성은 향상될 수 있으나, 불필요하게 첨가할 필요가 없으며 오히려 불필요하게 첨가시 다른 성분들의 성능 발휘에 방해를 줄 수 있게 된다.
이에, 본 발명에서는 내열 노화방지제의 함량을 0.8~1.2중량%로 적용함으로 내열성의 향상이 가능하게 된다.
상기 산화방지제는 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무에 적용함에 있어, 고무 제품의 오염 방지와 부식에 대한 내식성을 향상시키게 되는 것으로, 전체 100중량%에 대하여 1~1.5중량%가 첨가된다.
이때, 본 발명에서 적용되는 산화방지제는 ~290 Polyimide, Polyamide계 수지로, 통상 엔지니어링 플라스틱(Engineering Plastic)용 안정제로써 사용되고, 다른 Phenol계, Amine계 1차 노화방지제(내열 노화방지제)와 병용하면 우수한 효과를 얻을 수 있는 것으로, 고무의 비오염성 2차 노화방지제로 우수한 효과가 있으며, CR고무의 가류촉진제, Latex의 감열제로도 사용된다.
이에, 산화방지제를 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무에 적용시 금속 접촉에 따른 부식 방지 및 내굴곡성을 향상 시키게 된다.
한편, 본 발명에서 산화방지제를 1~1.5중량% 적용함은, 만약 1중량% 이하로 적용하게 되면 지나치게 함량이 작아 고무부품과 금속의 접촉 시 오염 또는 부식에 대한 내식성이 저하되며 또한, 고온시 부식의 정도가 심화되는 문제점이 있으며, 1.5중량% 이상으로 적용하게 되면 고무부품과 금속의 접촉 시 오염 또는 부식에 대한 내식성이 향상될 수 있으나, 불필요하게 첨가할 필요가 없으며 오히려 불필요하게 첨가시 다른 성분들의 성능 발휘에 방해를 줄 수 있게 된다.
이에, 본 발명에서는 산화방지제의 함량을 1~1.5중량%로 적용함으로 내식성의 향상이 가능하게 된다.
상기 클레이는 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무에 적용함에 있어, 보강성의 향상과 가공성이 우수하게 하는 충진제로, 전체 100중량%에 대하여 7~8중량%가 첨가된다.
이때, 본 발명에서 적용되는 클레이는 고무에 배합되어 모듈러스, 인장강도, 내마모성이 좋고 미가류 고무을 경화시키는 성질이 있어, 합성고무에 적용시 보강성이 우수한 가공성과, 내열성 및 내약품성과, 화학적으로 안정하여 다른 배합제와 반응 부작용이 없게 한다.
상기 가소제는 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무에 적용함에 있어, 가공성을 개선하는 동시에 폴리머 유연성을 부여하며, 내한성이 좋게 하기 위한 것으로, 전체 100중량%에 대하여 13~15중량%가 첨가된다.
이때, 본발명에서 적용되는 가소제는 오일(Oil)로 극성 고무인 NBR과의 상용성과 내한성이 우수게 한다.
한편, 본 발명에서 가소제를 13~15중량%가 적용함은, 만약 13중량% 이하로 적용하게 되면 지나치게 함량이 작아 고무의 유연성이 떨어지고 경도가 높아져 패킹 등으로의 사용이 불가능하게 되며, 만약 15중량% 이상으로 적용하게 되면 지나치게 함량이 높아져 유연성을 높일 수는 있으나, 다른 성분들의 성능 발휘에 방해를 줄 수 있게 된다.
이에, 본 발명에서는 가소제의 함량을 13~15중량%로 적용함으로 가공성과 유연성 및 내한성을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 산화아연(Zinc Oxide)은 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무에 적용함에 있어, 화학반응의 촉진과 내열성을 향상시키기 위한 것으로, 전체 100중량%에 대하여 2~3중량%가 첨가된다.
이때, 본 발명에서 적용되는 산화아연은 비중 5.55~5.66 / 입자경 0.3~0.6 마이크로미터 정도로 일반적으로 아연화라고 부르기도 하며, 고무, 유황 및 가황촉진계의 화학반응에 관여하며, 천연고무 뿐만 아니라 많은 종류의 합성고무에도 촉진활성제로서 사용된다. 또한 보강제로 사용되는 외에 열전도성이 좋으므로, 고무에 내열성을 부여하게 된다.
한편, 본 발명에서 산화아연을 2~3중량% 적용함은, 만약 2중량% 이하로 적용하게 되면 지나치게 함량이 작아 제조 과정에서 가황촉진성이 저하되고 내열성이 저하되는 문제점이 있으며, 만약 3중량% 이상으로 적용하게 되면 가황촉진성이 향상될수는 있으나 지나치게 함량이 높아져 다른 성분들의 성능 발휘에 방해를 줄 수 있게 된다.
이에, 본 발명에서는 산화아연의 함량을 2~3중량%로 적용함으로 가공성과 유연성 및 내한성을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 스테아린산(Stearic acid)은 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무에 적용함에 있어, 탄격의 증대가 가능하게 하는 것으로, 전체 100중량%에 대하여 0.3~0.6중량%가 첨가된다.
이때, 본 발명에서 적용되는 스테아린산은 화학식 CH3(CH2)16COOH로 백색잎 모의 결정으로서 고무나 플라스틱의 골제 또는 분산작용 및 탄력 증강성을 향상시킨다.
한편, 본 발명에서 스테아린산을 0.3~0.6중량% 적용함은, 만약 0.3중량% 이하로 적용하게 되면 지나치게 함량이 작아 제대로된 분산작용을 일으키지 못하고 탄력이 저하되는 문제점이 있으며, 만약 0.6중량% 이상으로 적용하게 되면 분산작용의 향상은 있을수 있으나 경도가 지나치게 높아져 고무제품의 장착성이 저하되는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명에서는 스테아린산의 함량을 0.3~0.6중량%로 적용함으로 가공성과 유연성 및 내한성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명에서는 상기와 같이 얻어진 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무의 극 저온 환경 즉, -55℃에서의 내한성과, 80℃에서의 내열성과, 50PPHM 에서의 내오존성과, 100℃에서의 노화 내구성과, -55℃에서의 저온 내충격성, -55℃에서의 저온 내구성과, 70℃ 및 -62℃에서의 접합부 내충격성에 부합되는지를 테스트를 통해 확인하였다.
이를 위해, 도 1의 도시와 같이 시편을 제작하여 표 1의 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무의 실시예를 통해 1차로 "가황고무 물리시험 방법:KS M 6518" 기준으로 표 2에서와 같이 자체 시험을 통해 물성평가를 실시하였다.
* 실시예
재료 구분 실시예
함량(%)
니트릴 부타디엔 고무 50.3
카본블랙 23
내열 노화방지제 1
산화방지제 1.2
클레이 7.5
가소제 14
산화아연 2.5
스테아린산 0.5
합계 100
Figure 112019096318371-pat00001
이후, 본 발명에서는 상기와 같은 물성을 갖는 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무에 대한 저온, 고온, 저온, 오존, 저온 순으로 총 5회에 걸쳐 Angle Test 및 표면상태를 시험 및 결과를 표 3을 통해 나타내었다.
1) 저온시험
도 2를 참조하여 온도 -59℃에서 24hr 방치하여 180° Angle Test 실시.
2) 고온시험
도 3을 참조하여 온도 80℃에서 24hr 방치하여 표면상태 실시.
3) 저온시험
도 4를 참조하여 온도 57℃에서 24hr 방치하여 180° Angle Test 실시.
4) 오존시험
도 5를 참조하여 오존농도 50PPHM, 온도 40℃에서 24hr 시간 방치하여 표면상태 실시.
5)저온시험
도 6을 참조하여 온도 58℃에서 24hr 방치하여 180° Angle Test 실시.
시험항목 시험조건 결과
저온시험 -59℃/24hr 유해결함 없음
고온시험 80℃/24hr 표면상태 이상 없음
저온시험 57℃/24hr 유해결함 없음
오존시험 오존농도 50PPHM, 온도 40℃/24hr 표면상태 이상 없음
저온시험 58℃/24hr 유해결함 없음
*시험결과
이상에서와 같이 자체 실험을 통한 저온, 고온, 저온, 오존, 저온 순으로 총 5회에 걸쳐 Angle Test 및 표면상태를 시험한 결과 모두 유해결함 및 표면상태에서 이상이 없음을 알 수 있었다.
또한, 도 7의 도시와 같이 시편을 제작하여 표 1의 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무의 실시예를 통해 2차로 "가황고무 물리시험 방법:KS M 6518" 및 "가황 고무 및 열가소성 고무-저온 특성 측정 방법:KS M 6676 기준으로 표 5 및 표 4에서와 같이 기본 물성과 노화시험 및 저온취하충격 공인시험을 실시하였다.
Figure 112019096318371-pat00002
이후, 본 발명에서는 상기와 같은 2차 물성을 갖는 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무에 대해 먼저, 표 5를 참조하여 러시아 선급협회 선박의 건조, 선박용 자재 및 제품 제조에 관한 기술감독 규정:2017을 기준으로 -55℃에서 6h시간 동안 10%까지 압축하여 저온 내구성 시험성적을 실시하였다.
Figure 112019096318371-pat00003
* 시험결과
이상에서와 같이 저온 내구성 시험에서는 외관 검사에서 크랙, 두께, 표면 변색 상태에서 적합함을 알 수 있었으며, 특히 그 변화율이 1% 미만으로 우수함을 알 수 있었다.
또한, 본 발명에서는 상기와 같은 2차 물성을 갖는 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무에 대해, 러시아 선급협회 선박의 건조, 선박용 자재 및 제품 제조에 관한 기술감독 규정:2017을 기준으로 도 8을 참조하여 시험편 규격 폭40mm×높이20mm×길이400mm 시편의 양단을 열융착 및 접합제를 이용하여 접합한 후, 4.9N의 타격추를 이용하여 70℃에서 16h시간 동안 1차 타격하여 내열성 시험과, -62℃에서 6h시간 동안 2차 타격하여 저온내구성 시험을 실시하여 표 6에서와 나타내었다.
Figure 112019096318371-pat00004
* 시험 결과
이상에서와 같이 내열성 시험과 저온내구성 시험에서는 시편의 접합부에 대한 이상이 없음을 알 수 있었으며, 이는 도 9 및 도 10을 참조하여 열융착 시험편과 접합제 시험편의 시험 전 및 시험후 상태를 통해 알수 있었다.
이상에서와 같이 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무는, 경도 45~50Hs의 물성을 통해 고온과 극 저온 환경 즉, -55℃에서의 내한성과, 80℃에서의 내열성과, 50PPHM 에서의 내오존성과, 100℃에서의 노화 내구성과, -55℃에서의 저온 내충격성, -55℃에서의 저온 내구성과, 70℃ 및 -62℃에서의 접합부 내충격성에 매우 우수함을 알 수 있었으며, 이러한 우수함은 본 발명 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무의 각각의 성분들의 최적의 배합비에 의해 나타남을 알 수 있다.

Claims (4)

  1. 니트릴 부타디엔 고무와, 카본블랙과, 내열 노화방지제와, 산화방지제와, 클레이와, 가소제와, 산화아연과, 스테아린산을 혼합 조성하여 구성하며,
    경도 45~50Hs를 이루게 구성하되,
    전체 100중량%에 대하여, 니트릴 부타디엔 고무는 48~53중량%, 카본블랙은 21~25중량%, 내열 노화방지제는 0.8~1.2중량%, 산화방지제는 1~1.5중량%, 클레이는 7~8중량%, 가소제는 13~15중량%, 산화아연은 2~3중량%, 스테아린산은 0.3~0.6중량%로 조성함을 특징으로 하는 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    니트릴 부타디엔 고무는,
    18%의 극저 아크릴로 니트릴이 함유된 것임을 특징으로 하는 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무.
  4. 제 1항에 있어서,
    내열 노화방지제는,
    Polymerized 2,2,4-trimethyl-1,2-Dihydroquinoline이고,
    산화방지제는,
    ~290 Polyimide, Polyamide계 수지임을 특징으로 하는 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무.
KR1020190115911A 2019-09-20 2019-09-20 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무 KR102199959B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190115911A KR102199959B1 (ko) 2019-09-20 2019-09-20 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190115911A KR102199959B1 (ko) 2019-09-20 2019-09-20 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102199959B1 true KR102199959B1 (ko) 2021-01-11

Family

ID=74129344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190115911A KR102199959B1 (ko) 2019-09-20 2019-09-20 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102199959B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002013121A (ja) * 2000-04-25 2002-01-18 Sumitomo Rubber Ind Ltd 防舷材およびその製造方法
KR101110614B1 (ko) 2009-10-23 2012-02-15 이동형 선박용 도어의 패킹구조
JP2013116670A (ja) * 2011-12-02 2013-06-13 Sumitomo Rubber Ind Ltd 空気入りタイヤ
JP2019085792A (ja) * 2017-11-08 2019-06-06 住友ゴム工業株式会社 防舷材

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002013121A (ja) * 2000-04-25 2002-01-18 Sumitomo Rubber Ind Ltd 防舷材およびその製造方法
KR101110614B1 (ko) 2009-10-23 2012-02-15 이동형 선박용 도어의 패킹구조
JP2013116670A (ja) * 2011-12-02 2013-06-13 Sumitomo Rubber Ind Ltd 空気入りタイヤ
JP2019085792A (ja) * 2017-11-08 2019-06-06 住友ゴム工業株式会社 防舷材

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2246373B1 (en) Acrylic rubber
TWI550004B (zh) 低溫防振性氯平橡膠組成物及其硫化橡膠、以及使用該硫化橡膠之橡膠型物、防振橡膠構件、發動機架及軟管
CN105754162A (zh) 一种绝缘耐油密封橡胶及其制备方法
CN104114637A (zh) 氟橡胶组合物
CN102367297B (zh) 一种高耐油氯丁胶弯管橡胶及其制备方法
KR20220095276A (ko) 진동 감쇠 고무 조성물
CN109354809B (zh) 一种高邵尔硬度的氟橡胶组合物
JP2007291295A (ja) 耐水性ニトリルゴム組成物
CN108117680A (zh) 一种橡胶组合物及其制备方法
KR102199959B1 (ko) 극 저온성이 향상된 쇄빙선용 고무
WO2022037060A1 (zh) 还原氧化石墨烯丁腈橡胶及无牙痕牙块的制备方法
CN109337259B (zh) 一种具有高邵尔硬度的氟橡胶组合物
CN105199164B (zh) 汽车真空助力器橡胶皮膜
CN108976518B (zh) 一种耐臭氧老化的橡胶软管用外胶材料及其制备方法
CN115772287A (zh) 一种低压变耐高温热油丁腈橡胶混炼胶及其制备方法
US3438932A (en) High strength,heat resistant fluoroelastomers
KR101230058B1 (ko) 신축성 및 내구성이 향상된 산기관 멤브레인 제조방법 및 이로 제조된 고효율 산기관 멤브레인
KR102153181B1 (ko) 내열성이 향상된 자동차의 서스펜션 부시용 고무 조성물 및 이를 이용한 자동차의 서스펜션 부시용 고무
CN110862591A (zh) 一种耐高低温防老化氯丁橡胶
KR101404387B1 (ko) 보강 충진제를 포함하는 내열재용 고무 조성물
KR102634410B1 (ko) 고내열성 아크릴 탄성소재 조성물
KR102348129B1 (ko) 댐핑와셔씰의 고무조성물
EP3940026B1 (en) FLAME-RETARDANT VIBRATION 
ISOLATION RUBBER COMPOSITION AND FLAME-RETARDANT VIBRATION ISOLATION RUBBER MEMBER
RU2786014C1 (ru) Эластомерная композиция
Mayasari et al. The Effect of Accelerator on Mechanical and Swelling Properties of NBR/EPDM/BIIR Composite

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant