KR102416729B1

KR102416729B1 - 고무 와셔 조성물

Info

Publication number: KR102416729B1
Application number: KR1020200044882A
Authority: KR
Inventors: 박명기
Original assignee: 평화오일씰공업 주식회사
Priority date: 2020-04-13
Filing date: 2020-04-13
Publication date: 2022-07-05
Also published as: KR20210127029A

Abstract

본 발명은 저온성 및 탄성력이 우수한 고무 재질 와셔의 고무 조성물을 제공하는 것을 목적으로 하며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고무 와셔의 조성물은: 수소첨가 아크릴로니트릴-부타디엔고무(HNBR)로 이루어진 폴리머; 카본 블랙 및 화이트 필러를 구비한 충진제;를 구비하고, 상기 카본 블랙은, 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 60 내지 70 중량부를 가지고, 상기 화이트 필러는, 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 15 내지 30 중량부를 가진다.

Description

고무 와셔 조성물{COMPOSITE OF RUBBER WASHER}

본 발명은 고무 와셔의 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 체결부재와 볼트, 너트 등의 자리 사이에 넣는 고무 소재만으로 이루어진 와셔의 조성물에 관한 것이다.

와셔는, 작은 나사, 볼트 및 너트 등의 자리와, 체결부재와의 사이에 넣는 부품이다. 상기 와셔는, 볼트 구멍이 지나치게 크거나, 체결부재와의 표면이 평탄하지 않을 때 체결 효과를 좋게 하기 위하여, 너트 등의 헐거움을 방지하기 위하여 사용된다.

볼트 및 너트의 나사결합시 와셔의 탄성력으로 인해 볼트 및 너트의 나사결합 면에 가해지는 응력이 증대되어, 나사의 체결력을 증대시키게 된다.

상기 와셔는 주로 스테인리스 금속이 사용되고 있다. 그런데 금속으로 된 와셔는 외부의 충격을 흡수하는 기능이 약하다. 특히 -20℃ 이하의 저온의 경우, 탄성력이 약해져서 와셔의 기능을 충분히 행할 수 없다.

한편, 실용신안 공개번호 실1999-0041608호와 같이, 와셔가, 스테인리스 링에 네오프렌 고무를 감싸는 구성을 가지도록 하여서 탄성력 및 내마모성을 향상시킬 수 있다.

그러나, 이 경우에도 네오프렌 고무가 저온성에 약하고, 노화탄성력도 열화된다는 문제점이 있다.

실용신안 공개번호 실1999-0041608호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 저온성 및 탄성력이 우수한 고무 재질 와셔의 고무 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고무 와셔의 조성물은: 수소첨가 아크릴로니트릴-부타디엔고무(HNBR)로 이루어진 폴리머; 카본 블랙 및 화이트 필러를 구비한 충진제;를 구비하고, 상기 카본 블랙은, 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 60 내지 70 중량부를 가지고, 상기 화이트 필러는, 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 15 내지 30 중량부를 가진다.

상기 HNBR고무의 ACN 함량은 36중량%인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 고무 와셔의 조성물은, ANOX405 노화방지제; PH-100 가공조제; 및 TW735 가소제를 더 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 노화방지제는 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1 중량부를 가지고, 상기 가공조제는 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 0.1 내지 3 중량부를 가지고, 상기 가소제는 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 0.1 내지 3 중량부를 가질 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면 고무 재질로 이루어짐과 동시에 저온성과 동시에 탄성 내구력이 우수하여서, 저온환경에서도 탄성 내구력을 유지하면서도 나사의 체결력을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고무 와셔 조성물은 고무만으로 이루어진 와셔로서, 폴리머, 충진제, 노화방지제, 가소제 및 가공조제를 포함하여 이루어진다.

상기 폴리머는 수소첨가 아크릴로니트릴-부타디엔고무(HNBR)를 포함한다. 상기 HNBR은 NBR에 선택적이고 조절된 수소 첨가 반응을 시켜 제조된다. 수소첨가의 정도는 촉매 양과 반응 조건의 변화에 따라 달라진다. 수소첨가된 제품은 기 알려진 불포화도의 양(이중결합)과 니트릴측쇄기(-C=N)을 가진 폴리 메틸렌 주쇄로 구성되어 있다.

고포화된 폴리메틸렌 주사슬은 내열성과 내오존성이 아주 우수하고 니트릴기는 오일과 연료에 대한 저항성을 갖는다.

이 경우, 본 발명의 ACN 함량이 36중량%이다.

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가교제는 상기 폴리머를 구성하는 단량체들을 상호 가교하는 기능을 한다. 상기 가교제는 Hexamethylene diamine carbamate 포함할 수 있다.

상기 Hexamethylene diamine carbamate는 아민계로서 종래에 사용되는 유기과산화물은 사슬길이가 짧은 반면, 본 발명에 적용되는 가교제는 사슬 길이가 길다. 이에 따라서 고주파 진동시에 고무 반발력이 우수하게 된다. 그 결과 씰링부재의 리크(leak) 현상이 발생하지 않게 되며, 내구성이 향상된다.

이 경우, 상기 Hexamethylene diamine carbamate는 폴리머 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부를 가질 수 있다.

충진제는 폴리머의 접착성을 향상시키는 한편, 가공성 및 보강성을 높이기 위한 것이다. 본 발명에서 충진제로 카본블랙 및 화이트필러를 포함한다. 카본블랙은 폴리머 100 중량부 대비 50 내지 70 중량부를 가진다. 이 경우 상기 카본블랙의 입경은 61 내지 100nm인 것이 바람직하다. 상기 카본블랙은 기계적 물성을 향상시킨다. 이 경우, 상기 카본 블랙이 70 중량부보다 많을 경우에는 기계적 물성치가 너무 높아지게 된다.

화이트필러는 폴리머 100 중량부 대비 15 내지 25 중량부를 가진다. 상기 화이트 필러가 카본 블랙과 혼합되어서 고무의 기계적 물성을 조절할 수 있게 된다. 이 경우, 상기 화이트필러는 폴리머의 ACN 함량이 낮아짐에 따라서 발생하는 내마모성 열화를 방지할 수 있다.

가공조제는 배합제의 분산을 개선하고, 믹싱시간을 단축하며, 컴파운드의 흐름성과 이형성을 개선하는 기능을 한다. 이 경우, 가공조제로서 PH-100(스테아린산, C18H36O2)를 포함할 수 있고, 그 함량은 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 0.1 내지 3 중량부를 가질 수 있다.

노화방지제(antioxidant)는 유기고분자 재료의 노화를 방지하는 역할을 한다. 노화방지제는 산화방지제와 같은 작용을 갖는 것이 많기 때문에 산화방지제라고도 한다.

노화방지제는 노화현상의 주요 인자인 산소에 의해서 자동 산화되는 연쇄반응을 정지시키는 작용을 한다. 본 실시예에 따르면, 노화방지제는 ANOX405(4-4'-Bis(4-α,α'-dimethyl benzyl) diphenylamine, C30H31N)일 수 있다. 상기 노화방지제의 함량은 폴리머 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.

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가소제는 고무의 가소성을 향상시키는 기능을 한다. 본 실시예에 따르면 가소제로는 테트라에틸렌 글리콜일 수 있다. 상기 가소제의 함량은 폴리머 100 중량부에 대하여 0.1 내지 3 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하에서는, 상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 고무 조성물(이하 편의상 "실시예"라고 칭함.)의 성질을 각종 테스트한 결과를 설명한다. 표 1은 상기 각종 테스트에 적용되는 실시예의 구성성분을 비교하여 나타낸 표이다.

구성성분(중량부)		실시예
폴리머	ZETPOL3610¹⁾	100
충진제	SRF²⁾	64
충진제	NIPSIL E47P³⁾	20
노화방지제	ANOX405⁴⁾	0.5
가공조제	PH-100⁵⁾	1
가교제	FD-10⁶⁾	2
가소제	TW735⁷⁾	8
1) ZETPOL3610 : Nitrile 36%(성분), NIPPON ZEON(일본 합성고무)(제조회사) 2) SRF : 카본블랙,N700 Grade, DC Chemical(제조회사) 3) NIPSIL E47P : 실리카 충진제, 日本SILICA(제조회사) 4) ANOX405 : 다이페닐아민계 노화방지제, ADDIVANT(제조회사) 5) PH-100 : 스테아린산 가공조제, LG생활건강(제조회사) 6) FD-10 : 헥사메틸렌다이아민계 가교제, 동도코퍼레이션(제조회사) 7) TW735 : 테트라에틸렌 글리콜 가소제, 한국희토(제조회사)

표 2는 실시예의 기본 물성과, CSR 시험, 영구 압축률 시험 및 저온성 시험 결과 물성을 표시한 표이다. 이 경우, CSR 시험은 Compression Stress Relaxation (압축응력완화) 시험으로써, 영구 압축률 시험과 CSR 시험은 각각, 초기상태 및 125

에서 70시간 환경에 있은 다음 상태의 압축 응력 완화율과 영구압축줄음율을 측정하였다.

표 2에서와 같이, 실시예의 경우, 영구압축줄음율 및 CSR이 우수함과 동시에, 기본 물성 또한 우수하여서 와셔로의 기능을 충분히 행할 수 있다. 또한, 저온성이 우수하여서 극한의 환경에서도 자동차 등에 적용 가능하다.

항 목		실시예	규격
기본물성	경도 (Shore A)	77	KS M 6518
	인장 강도 (kgf/cm²)	176
	신율 (%)	197
C/S	영구압축줄음율(%) (150℃X70H)	11
CSR	압추응력완화율(%) (25%압축 150℃X70H)	83	KS M ISO 3384-2
저온성	Tg(℃)	-35	KS M ISO11357-2

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

수소첨가 아크릴로니트릴-부타디엔고무(HNBR)로 이루어진 폴리머;
카본 블랙 및 화이트 필러를 구비한 충진제;
4-4'-Bis(4-α,α'-dimethyl benzyl) diphenylamine를 포함하는 노화방지제;
헥사메틸렌다이아민 카바메이트(Hexamethylene diamine carbamate)를 포함하는 가교제;
스테아린산을 구비하는 가공조제; 및
테트라에틸렌 글리콜을 포함하는 가소제;
를 구비하고,
상기 카본 블랙은, 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 60 내지 70 중량부를 가지고,
상기 화이트 필러는, 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 15 내지 30 중량부를 가지고,
상기 HNBR고무의 ACN 함량은 36중량%이고,
상기 노화방지제는 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1 중량부를 가지고,
상기 가공조제는 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 0.1 내지 3 중량부를 가지고,
상기 가소제는 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 0.1 내지 3 중량부를 갖는 것을 특징으로 하는 고무 와셔 조성물.
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