KR19990061199A - 아크릴 공중합 고무를 이용한 자동차 변속기용 오일 실 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공중합 고무에 적당한 조성의 각종 첨가제를 혼합하여 얻은 자동차 변속기용 오일 실 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아크릴 공중합 고무를 기본 물질로 하고 여기에 노화방지제, 충진제가 적당한 조성으로 함유된 자동차 변속기용 오일 실 조성물에 관한 것으로 본 발명의 조성물은 내열성, 내한성 및 내유성이 우수하고 변속기 실링 시스템에서 광범위하게 사용될 수 있다.

Description

아크릴 공중합 고무를 이용한 자동차 변속기용 오일 실 조성물

본 발명은 아크릴 공중합 고무에 적당한 조성의 각종 첨가제를 혼합하여 얻은 자동차 변속기용 오일 실 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아크릴 공중합 고무를 기본 물질로 하고 여기에 노화방지제, 충진제가 적당한 조성으로 함유된 자동차 변속기용 오일 실 조성물에 관한 것이다.

오일 실(oil seal)이란 변속기나 차축 등의 회전축 주위에서 오일이나 그리스가 새지 않도록 하며, 엔진오일 등이 누출되는 것을 방지하는 기능을 하는데, 금속과 고무를 일체로 형성하여 제조한다. 한편, 이와 같이 오일의 밀봉 기능을 갖는 장치로는 개스킷(gasket), 오링(O-ring), 액체 실제(liquid sealant) 등이 있지만 그 중에서도 회전축 부분에 가장 많이 사용되고 있는 대표적인 오일 실링 시스템이 오일 실이다. 이러한 오일 실에서는 효과적으로 오일을 밀봉하는 것이 가장 중요하다.

자동차 변속기에 사용되는 오일 실은 변속기의 특성상 내열성, 내유성 및 내한성이 요구되며 그에 맞는 여러 종류의 내유성 고무가 이용되어 왔다.

기존의 자동차 변속기용 오일 실에 사용된 합성고무로는 불소 고무, 니트릴 고무(nitrile rubber) 또는 에틸렌-아크릴 공중합 고무(ethylene-acrylic rubber) 등이 있는데, 자동차 번속기용 오일 실로는 현재 사용온도 범위 때문에 아크릴 고무, 에틸렌-아크릴 공중합 고무, 불소 고무 등이 사용되고 있다. 그러나 불소 고무를 주재료로 하여 제조된 오일 실은 내열성 및 내유성이 우수하여 엔진 및 변속기에 사용되기에 적합하지만 오일 실의 생산원가가 개당 380원 정도로 자동차 한 대당 10∼15개 정도의 오일 실이 소요되는 점을 감안하면 가격이 너무 비싸다는 단점이 제기되고 있다.

한편, 불소 고무에 비해 가격이 저렴한 아크릴 고무(acrylic rubber) 또는 에틸렌-아크릴 공중합 고무(ethylene-acrylic rubber) 등을 이용하여 오일 실을 제조하였으나 불소 고무로 제조된 오일 실에 비해 물성이 나쁘다는 단점이 있다.

자동차 변속기에 사용되는 오일 실은 내열성, 내유성 및 내한성이 요구되는 각 부품의 조건을 고려하여 합성 고무의 종류나 그 중합 정도(polymer grade) 및 조성(compounding)을 달리하여 사용된다.

따라서 자동차 생산라인에서 부품 형상은 같고 재료만 다른 오일 실의 사용으로 인하여 이들이 부품 혼입, 이종 창착되는 경우가 발생되는 문제점이 있다.

이에 본 발명자는 변속기에 요구되는 내열성, 내유성 및 내한성 등의 물성을 모두 충족시켜 변속기 실링 시스템에서 광범위하게 사용될 수 있는 오일 실 조성물을 연구하여 오던 중, 아크릴 공중합 고무를 기본 물질로 하고 여기에 노화방지제, 충진제를 적당한 조성으로 첨가하여 자동차 변속기용 오일 실 조성물을 제조한 다음 제조된 오일 실이 기존의 오일 실에 비하여 변속기에 요구되는 내열 및 내한성을 충족시킬 수 있게 사용온도 범위가 확대된 것을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 변속기에 요구되는 물성을 충족시키면서 변속기 실링 시스템에서 사용온도 범위를 넓혀 광범위하게 사용될 수 있는 오일 실 조성물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 아크릴 공중합 고무를 기본 물질로 하고 여기에 노화방지제, 충진제를 적당한 조성으로 첨가하여 내열, 내유, 내한성이 우수한 자동차 변속기용 오일 실 조성물을 제공한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 오일 실 조성물은 아크릴 공중합 고무(acrylic rubber) 100 중량부, 고 마모 노(high abrasion furnace)에서 제조된 카본 블랙(이하 HAF 카본 블랙 이라 약칭함) 60 중량부, 촉진제인 스테아르산 1 중량부 및 치환된 디페닐 아민[4,4'-(α,α-디메틸 벤질)-디페닐 아민] 2 중량부, 나트륨 스테아레이트 3 중량부, 칼륨 스테아레이트 0.25 중량부, 황 0.3 중량부, TCA 0.5 중량부, 벤젠 1.5 중량부로 구성된다.

본 발명에서는 주재료로 아크릴 공중합 고무를 사용한다. 이 때 기존의 가황 타입인 염소기 타입이나 에폭시(epoxy) 타입이 아닌 활성 염소기 타입의 아크릴 공중합 고무를 사용함으로써 사용온도 범위가 확대된 오일 실 조성물을 제공한다.

본 발명의 조성물에는 합성고무의 보강재로 카본 블랙(carbon black)을 사용하는데 고 마모 노(HAF) 형 카본 블랙이 사용된다.

본 발명의 조성물에는 촉진제로 스테아르산(stearic acid)이 사용된다. 아크릴 공중합 고무와 상기 첨가제로 구성된 혼합물은 고무물성이 발현되지 않은 미가류 상태로 존재하게 되는데 이 때 첨가된 촉진제는 혼합물에서 고무 물성이 발현되는 가류상태가 이루어지도록 촉진시키는 작용을 한다. 이 때 가류반응은 1, 2차로 나누어 수행되는데 1차 가류는 높은 온도에서 짧은 시간 동안 2차 가류는 낮은 온도에서 장시간 반응을 진행시킨다. 1차 가류는 160-200℃의 온도에서 7-10분 정도로 수행되는 것이 바람직하고, 2차 가류는 120-160℃의 온도에서 12시간 이상 수행되는 것이 바람직하다.

이하 실시예에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다.

단 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예

아크릴 공중합 고무(ethylene-acrylic rubber) 100 중량부, HAF 카본 블랙 60 중량부, 촉진제인 스테아르산 1 중량부 및 치환된 디페닐 아민 2 중량부, 나트륨 스테아레이트 3 중량부, 칼륨 스테아레이트 0.25 중량부, 황 0.3 중량부, TCA 0.5 중량부, 벤젠 1.5 중량부를 혼합하여 180℃에서 8분 동안 1차 가류반응을 진행시킨 다음 150℃에서 15시간 2차 가류반응을 수행하여 오일 실 조성물을 제조하였다.

시험예

상기 실시예에서 제조된 오일 실 조성물과 비교하기 위하여 기존에 사용되던 내열, 내유 및 내한 타입의 오일 실 조성물을 제조하였으며, 물성비교 시험을 수행하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

시험 항목	비교실시예 1(내열 타입)	비교실시예 2(내유 타입)	비교실시예 3(내한 타입)	실시예
상태 물성	경도	75	73	74	80
	인장강도	45	61	71	56
	신율	105	144	113	116
내열성#	경도변화	+1	+9	+4	0
	인장강도변화	+46	+38	+12	+6
	신율변화율	+15	-50	-27	-14
압축영구줄음률#	64.8	91	72.8	87.7
내유성	ASTM No.1사용#	경도변화	+7	+8	+2	-1
		인장강도변화율	+48	+28	+6	+11
		신율변화율	-31	-18	-18	-16
		체적변화율	-1.9	-4.2	-1.4	-4.7
	ASTM No.3사용#	경도변화	-2	-3	-9	-20
		인장강도변화율	+34	+9	-1	-13
		신율변화율	-33	-32	-17	-13
		체적 변화율	+8.6	+12	+14.0	+17.7
저온시험	TR-10	-15	-28	-39	-38
	TB	-7	-15	-30	-30
#:150℃×70시간

상기 표 1에서 볼 수 있듯이, 열을 가했을 때 경도, 신장강도 및 신율 등의 물성의 변화를 알아보기 위하여 상기 실시예에서 제조한 오일 실 조성물과 비교실시 조성물에 150℃의 열을 70시간 가하였다. 그 결과 기존의 내열 타입의 조성물이 역시 물성변화가 적지만 본 발명의 오일 실 조성물이 가장 우수한 것으로 나타났다.

내유성은 ASTM 1번과 3번을 사용하여 시험하였으며 본 발명의 오일 실 조성물은 그 물성저하가 가장 작으며 안정적인 조성물임을 알 수 있다.

내한성은 TR-10 과 TB를 시험하여 확인하였으며 본 발명의 오일 실 조성물은 내한 타입의 기존 조성물과 마찬가지로 우수한 내한성을 보였다.

따라서 본 발명의 오일 실 조성물은 내열, 내유 및 내한성이 모두 우수하여 광범위한 용도로 사용될 수 있음을 확인하였다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 오일 실 조성물은 자동차 변속기에 요구되는 오일 실의 물성을 모두 만족시켜 변속기 실링 시스템에서 광범위하게 사용될 수 있으므로 자동차 생산라인에서 부품 형상은 같고 재료만 다른 오일 실의 사용으로 인하여 이들이 부품 혼입, 이종 창착되는 경우가 발생되는 문제점을 해결할 수 있고, 기존의 아크릴 고무를 기본 물질로 하는 오일 실 뿐 아니라 불소 고무를 기본 물질로 하여 제조된 오일 실 조성물에 비해 경제적이라는 이점이 있으므로 양자 모두 대체 가능하다.

Claims (3)

1. 아크릴 공중합 고무(ethylene-acrylic rubber) 100 중량부, HAF 카본 블랙 60 중량부, 촉진제인 스테아르산 1 중량부 및 4,4'-(α,α-디메틸 벤질)-디페닐 아민 2 중량부, 나트륨 스테아레이트 3 중량부, 칼륨 스테아레이트 0.25 중량부, 황 0.3 중량부, TCA 0.5 중량부, 벤젠 1.5 중량부로 구성되는 자동차 변속기용 오일 실 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 아크릴 공중합 고무는 활성 염소기 타입의 아크릴 공중합 고무를 사용하는 것을 특징으로 하는 오일 실 조성물.
3. 제 1 항의 조성물을 혼합한 다음 180℃의 온도에서 8분, 150℃의 온도에서 15시간 수행되는 가류반응 단계를 거쳐 얻는 자동차 변속기용 오일 실의 제조방법.