KR102239335B1 - 세탁기용 워터씰의 고무 조성물 - Google Patents

세탁기용 워터씰의 고무 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내마모성 및 내마찰성이 향상된 세탁기용 워터씰의 고무 조성물을 제공한다. 본 발명의 세탁기용 워터씰의 고무 조성물은, 아크릴로니트릴부타디엔(acryonitrile butadiene, NBR)으로 이루어진 폴리머, 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 60 내지 90 중량부를 가지고, 응집체(structure)의 사이즈가 10 내지 50 nm인 카본블랙으로 이루어진 충진제, 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 0.5 내지 1 중량부를 가진 가류제, 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 2 내지 3 중량부를 가지고, 합성 왁스 및 지방산 아미드의 혼합물을 구비한 가공조제를 포함한다.

Description

세탁기용 워터씰의 고무 조성물{RUBBER COMPOSITE OF WATER SEAL FOR WASHING MACHINE}
본 발명은 워터씰의 고무 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세탁기의 클러치 내에 장착되어서 회전 축으로부터 누수를 방지하는 세탁기용 워터씰의 고무 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 전동세탁기는 세탁조와, 회전 구동부를 구비한다. 세탁조는 세탁물과 물이 투입되어 세탁물의 세탁이 이루어지는 용기 형상이다. 회전 구동부는 세탁조를 회전시키기 위해 모터 등을 갖는다.
회전 구동부는, 상기 모터에 의해 발생된 회전력을 세탁조에 전달하여 세탁조가 세탁을 위한 형태로 회전하도록 회전축에는 클러치를 가지고 있다. 상기와 같은 세탁기의 구조에서 세탁조 내의 물이 회전축을 따라서 클러치로 유입되는 것을 방지하기 위해 워터씰이 설치되고 있다.
일반적으로 세탁기용 워터씰은 외경부가 세탁조에 고정되고 내경부는 동력을 전달받아 회전되는 회전축이 삽입되는 형태로 설치된다.
그런데 최근에는 세탁능력의 향상을 위하여 축 회전속도가 빨라짐에 따라서 워터씰의 마모성이 열화되어서, 내구성이 약화되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 내마모성 및 씰링성이 향상된 세탁기용 워터씰의 고무 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
따라서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세탁기용 워터씰의 고무 조성물은, 아크릴로니트릴부타디엔(acryonitrile butadiene, NBR)으로 이루어진 폴리머와, 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 60 내지 90 중량부를 가지고, 응집체(structure)의 사이즈가 10 내지 50 nm 인 카본블랙으로 이루어진 충진제와, 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 0.5 내지 1 중량부를 가진 가류제와, 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 2 내지 3 중량부를 가지고, 합성 왁스 및 지방산 아미드의 혼합물을 구비한 가공조제를 포함한다.
상기 가류제는 황(sulfur) 소재로 이루어질 수 있다.
상기 충진제는 FEF(Fast Extruding Furnace: 양압출성) 카본블랙으로 이루어질 수 있다.
상기 합성 왁스의 CAS No. 는 8002-74-2이고, 지방산 아미드의 CAS No.는 301-02-0일 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 입자구조가 발달한 충진제를 사용하여서 내마모성 및 탄성력이 향상되고, 특수한 가공조제를 사용하여서 표면마찰력 증가를 억제할 수 있어서, 워터씰의 씰링성을 확보할 수 있다.
이하, 본 발명인 세탁기용 워터씰의 고무 조성물의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세탁기용 워터씰의 고무 조성물은, 아크릴로니트릴부타디엔(acryonitrile butadiene, NBR)으로 이루어진 폴리머와, 충진제와, 가류제와, 가공조제를 포함한다.
폴리머는, 아크릴로니트릴과 부타디엔의 유화공중합에 의해 제조된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(acrylonitrile butadiene rubber, NBR)이다.
아크릴로니트릴-부타디엔(acrylonitrile butadiene) 고무는 아크릴로니트릴(Acrylonitrile)과 부타디엔(butadiene)의 공중합체로, 아크릴로니트릴(acrylonitrile) 함량에 따라 최종 제품의 물성치가 달라진다.
충진제는 폴리머의 접착성을 향상시키고, 고무를 증량하며, 가공성 및 보강성을 높이기 위한 것이다. 본 발명에서 충진제로 카본 블랙 소재일 수 있다. 상기 카본 블랙은 FEF(Fast Extruding Furnace: 양압출성) 카본블랙일 수 있다.
본 발명에 적용되는 카본블랙은 구조(structure)가 발달된 것이다. 카본블랙입자가 반데르발스 인력으로 사슬 또는 포도모양으로 결합한 응집체(구조, structure)라 부르는 집합 상태로 존재하는데, 구조가 발달되었다는 것은 응집체의 사이즈가 크고 길다는 것이다. 본 발명에 적용된 카본블랙은 응집체(structure)의 사이즈가 10 내지 50 nm이다.
통상적으로, 카본블랙의 구조 발달 정도는 카본블랙의 입자경과 반비례한다. 그러나, 본 발명은 카본블랙이 FEF 타입으로, 입자경이 40 내지 50nm로서 입자경이 너무 작지 않으면서도 구조가 발달하도록 한다.
상기 조합을 통하여, 별도의 탈크계(Talc)계 충진제를 사용하지 않고, 내마모성 및 탄성력을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 응집체의 사이즈가 10 nm 미만인 경우에는 마찰력이 너무 증가한다. 상기 응집체 사이즈가 50 nm 를 초과하면, 내마모성이 열화된다.
본 발명에 따르면, 상기 충진제를 사용하여서 기계적 물성치가 증가하나, 그 반대로 마찰력이 증가할 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 가공조제는 합성 왁스 및 지방산 아미드(fatty acid amid)의 혼합물을 구비할 수 있다.
가공조제는 고무 조성물의 가교 속도를 증가시키는 한편, 측쇄(side chain) 반응을 방지하여 가교 밀도를 증가시키기 위한 것이다. 본 발명의 경우 일반적으로 사용되는 파라핀 왁스 등의 합성 왁스에, 지방산 아미드를 혼합시킨다. 상기 지방산 아미드는 표면 마찰력 증가를 억제시킴으로써, 마찰력이 너무 증가하는 것을 방지할 수 있다.
이 경우, 상기 합성 왁스의 CAS No. 는 8002-74-2이고, 지방산 아미드의 CAS No.는 301-02-0일 수 있다.
상기 가공조제는 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 2 내지 3 중량부를 가지는 것이 바람직하다. 이는 가공조제가 2 phr 미만인 경우에는 표면 마찰력 증가를 억제시키기 어렵고, 3phr 이상인 경우에는 가공조제의 기능을 제대로 수행할 수 없기 때문이다.
가류제(cross-linking agent)는 고무 조성물을 구성하는 단량체들을 상호 가교(cross-link)하는 기능을 한다. 본 발명에서는 가류제로서 황(sulfur)를 사용할 수 있다. 이 경우, 상기 가류제는 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 0.5 내지 1 중량부일 수 있다.
이하에서는, 상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 고무 조성물(이하 편의상 "실시예"라고 칭함.)을 종래의 워터씰 고무조성물(이하, 편의상 "비교예"라고 칭함.)간의 성질을 각종 테스트하여 서로 비교함으로써, 상기 효과를 더욱 명확하게 설명한다.
표 1은 상기 각종 테스트에 적용되는 실시예와 비교예의 구성성분을 비교하여 나타낸 표이다.
실시예의 경우, 충진제가 특수 구조의 카본블랙을 사용하였고, 가공조제로서 프로판왁스와 지방산 아미드의 혼합물을 사용하였다.
구성성분(중량부) 비교예 실시예
폴리머 NBR 100 100
충진제 N550 (FEF) 1) 40 -
TALC2) 30 -
N550 (高 Structure)3) - 75
가공조제 Suntight SW4) - 4
가류제 Sulfur 0.5 0.5
1) N550(FEF) : carbon black, Orion engineered carbon
2) TALC : Mg*SiO2, 렉셈
3) N550 : carbon black, Tokai carbon
4) Suntight SW : Mixture of synthetic wax and higher fatty acid amide, SEIKO chemical
표 2는 리크(leak) 시험, 기본물성, 압축영구줄음율, 탄성, 반발탄성 시험 결과를 비교 표시한 표이다.
항목 비교예 실시예
기본물성 경도 69 75
인장강도(kgf/㎠) 145 150
신율(%) 430 270
압축영구줄음율(%)
(100℃X70Hrs)		 C/S (%) 19 14
탄성 회복율 (%) 94 97
반발탄성 반발높이 (㎝) 33 40
리크시험
편심0.2mm
회전속도 2,000rpm
상온Х168hrs
Sealing 대상; 물+세제+Dust		 리크 여부 140hrs
LEAK		 168hrs
NO LEAK
이 경우, 리크(leak) 시험은, 편심 0.2mmm, 회전속도 2000 rev/min으로 상온에서 168시간을 회전시키면서 작업유(물과 세제와 dust 혼합유)의 리크 여부를 측정하였다.
또한, 경도, 인장강도, 신율, 압축영구줄음율, 탄성, 반발탄성은 각각 KS M 6518의 규격을 만족하였고, 이 경우 압축영구줄음율의 시험 조건은 100℃에서 70시간 경과 후의 줄음율을 관찰하였다.
시험 결과, 실시예의 탄성 회복률(%)이 97로서, 비교예의 95%보다 우수하고, 반발탄성 또한 40 cm로 비교예의 33cm보다 우수한 것을 알 수 있었다.
또한, 표면 마찰력 또한 실시예가 우수하여서, 160시간 경과 후에도 실시예에서 리크가 발생하지 않았으나, 비교예의 경우 140 시간 경과쯤부터 리크 현상이 발생함을 알 수 있었다.
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 (4)

  1. 아크릴로니트릴부타디엔(acryonitrile butadiene, NBR)으로 이루어진 폴리머;
    상기 폴리머 100 중량부에 대하여 60 내지 90 중량부를 가지고, 응집체(structure)의 사이즈가 10 내지 50 nm 인 카본블랙으로 이루어진 충진제;
    상기 폴리머 100 중량부에 대하여 0.5 내지 1 중량부를 가진 가류제; 및
    상기 폴리머 100 중량부에 대하여 2 내지 3 중량부를 가지고, 합성 왁스 및 지방산 아미드의 혼합물을 구비한 가공조제;
    를 포함하고,
    상기 합성 왁스의 CAS No.는 8002-74-2이고, 지방산 아미드의 CAS No.는 301-02-0인 것을 특징으로 하는 세탁기용 워터씰의 고무 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가류제는 황(sulfur) 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 세탁기용 워터씰의 고무 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 충진제는 FEF(Fast Extruding Furnace: 양압출성) 카본블랙으로 이루어진 것을 특징으로 하는 세탁기용 워터씰의 고무 조성물.
  4. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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